Методы берегоукрепления - реферат. Проект берегоукрепления. Берегоукрепление габионами Берегоукрепительные работы
БЕРЕГОУКРЕПИТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ применяются в целях защиты от подмыва и обрушения берегов рек, на которых имеются ценные постройки и угодья, или для закрепления благоприятного очертания вогнутого берега реки в плане по линии выправительной трасы. Выбор типа укрепления берегов производится при соблюдении условий технической целесообразности и экономической выгодности; рекомендуется использовать строительный материал, имеющийся на месте работ или в ближайшем районе. Техническая целесообразность заключается в том, чтобы прочность конструкции берегоукрепительных работ соответствовала тем силам, которым она должна противостоять. Известный своими работами во Франции инженер Фарг установил прямую зависимость между кривизной берега и глубиной реки у него, т. е. степенью его подмыва течением. Следует также учитывать, что нижняя часть откоса берега по высоте от подошвы до горизонта средне-низких меженних вод постоянно находится под водой и подвергается непрерывному б. или м. значительному подмывающему действию речного потока. Часть откоса от горизонта средне-низких меженних вод до горизонта самых высоких вод подвергается периодическому размывающему действию потока, разрушительному действию движущегося около берегов льда, влиянию атмосферных и грунтовых вод, зимой - действию мороза и, наконец, частично разрушается протаптыванием его животными и людьми. Выше горизонта самых высоких вод берег подвергается действию лишь атмосферных вод и мороза и протаптыванию животными и людьми. Особое внимание д. б. уделяемо защите нижней части откоса от подошвы его до горизонта средне-низких меженних вод, так как разрушение этой части откоса вызывает обвал всей вышерасположенной его части.
Лучшим и наиболее надежным способом защиты подводной части откоса служит покрытие его фашинным тюфяком, пригруженным слоем камня в 10-17 см. Тюфяк д. б. расположен по возможности горизонтально и быть такой ширины, чтобы нижняя часть его была обеспечена от подмыва. Если подводная часть берега имеет настолько крутой откос, что тюфяк силой своей тяжести держаться на нем не может и есть опасность его сползания, то до прикрытия тюфяком подводный откос берега выравнивают до полуторного путем укладки вдоль подошвы фашин с образованием достаточно пологого откоса (1:1,5) до горизонта средне-низких меженних вод и уже тогда покрывает его тюфяком. Часть берегового откоса от последнего горизонта до горизонта самых высоких вод прежде всего срезают и планируют под определенный уклон - от полуторного до тройного в зависимости от характера грунта, из которого состоит берег. Для грунтов более слабых принимают более пологий откос. По спланированному откосу устраивают тот или другой тип покрытия в зависимости главным образом от величины весенних скоростей течения и мощности весеннего ледохода.
Обычно покрытие это доводят до горизонта самого высокого весеннего ледохода с небольшим запасом по высоте, а выше лежащую часть откоса до бровки берега укрепляют более легким покрытием, о котором будет сказано ниже.
При незначительном весеннем ледоходе покрытие делают в виде хворостяной выстилки (фиг. 1) или фашинных тюфяков с пригрузкой его камнем и с устройством по нему клеток из ивового хвороста в целях его прорастания (фиг. 2).
Иногда вместо тюфяка подкладывают солому или хворост, но рекомендовать такой тип нельзя, потому что в случае плохого прорастания ивовых плетней и их гниения он скоро разрушается. При наличии на месте работ дешевого камня покрытие устраивают в виде одиночной каменной мостовой. Основанием для нее служит слой мелкого щебня толщиной в 16-20 см, утрамбованный тяжелыми трамбовками.
Если ледоход значителен, то от горизонта средне-низких меженних вод и до горизонта, несколько превышающего самый высокий уровень ледохода, откос берега обычно укрепляют двойной каменной мостовой толщиной до 45 см на слое щебня толщиной до 25 см. Этот тип особенно распространен на р. Волге. На Днепре распространен тот же тип, но с укладкой мостовой в плетневых клетках. Плетни делают из свежего ивового хвороста, причем стороны квадрата имеют от 1 до 2 м длины. На Нижнем Днепре распространен такой тип каменного покрытия; по спланированному откосу насыпают сначала мелкий камень слоем в 30 см, разравнивают его граблями, а потом поверх него тщательно укладывают крупный (размером около 25 см) камень слоем 25 см. Верхняя часть откоса, если она не защищена растительностью и подвергается разрушению от атмосферных вод, обычно защищают одерновкой. Дернины прибиваются к откосу каждая четырьмя спицами длиной 30 см. Дерновые работы должны производиться весной или осенью.
В других странах типы береговых укреплений видоизменяются в зависимости от местных условий, но все они сводятся к нескольким рациональным типам, хорошо зарекомендовавшим себя на практике. В Германии на реке Рейне получили наибольшее распространение два типа берегоукрепительных работ - фашинно - каменный и каменный. По первому типу подводная часть откоса защищалась от подмыва до средне-низкого уровня укладкой вдоль берега параллельно течению тяжелых фашин и заканчивалась бермою, укрепленною камнем.
Выше бермы берег планировался откосом не круче двойного и укреплялся мостовой из крупного камня (фиг. 3). В тех случаях, когда приходилось восстанавливать береговую линию до проектной трасы, в целях экономии пространство между берегом и одеждой из камня заполнялось насыпью из хряща (фиг. 4). Второй тип - каменный - получил распространение там, где на месте камень был дешев.
В каналах главнейшей причиной, вызывающей разрушение откосов, является волнение, развиваемое проходящими пароходами и судами, и оно тем больше, чем больше скорость движения. Ограничение этой скорости до 7-11 км в час, вызываемое необходимостью предохранения откосов от обрушения, а не требованиями наиболее экономичной тяги, наносит ущерб торговле и промышленности, замедляя передвижение грузов.
В целях увеличения скоростей движения судов по каналу откосы его стали укреплять в пределах колебания горизонтов б. или м. сильно в зависимости от местных условий, причем выбор того или другого типа зависел, конечно, от имевшихся на месте или поблизости строительных материалов. При всем разнообразии типов их можно разделить по преобладающему материалу на три класса: 1) деревянные, 2) каменные и 3) смешанные из дерева и камня. Во Франции примерами первого класса являются типы, показанные на фиг. 5.
Укрепление состоит из ряда отдельных свай, забитых в откос на уровне судоходного горизонта на расстоянии 0,80 м между осями. Позади них заложены две доски одна над другой, а непосредственно за ними посажены ивовые черенки. Вместо досок иногда кладут фашины, засыпают их землей, а образующуюся т. о. берму покрывают дерном. Этот тип годится лишь при постоянном горизонте воды в канале. Примером типа второго класса может служить показанный на фиг. 6.
Конструкция его ясна из рисунка. Он пользуется большим распространением. Примерами типов третьего класса могут служить показанные на фиг. 7 и 8.
Откос (см. фиг. 7) укреплен камнем на растворе из гидравлической извести; внизу он опирается на бетонное основание, поддерживаемое досками, а эти последние заложены за сваями, забитыми в откос.
В тех случаях, когда в целях водонепроницаемости русла канала под откосами его и дном закладывается бетонный слой, обыкновенно применяют тип, показанный на фиг. 8.
Его преимущество заключается в том, что он составляет как бы одно целое с бетонным слоем, благодаря чему водонепроницаемость русла оказывается вполне обеспеченной.
В Германии очень распространены укрепления из бетонных и железобетонных плит системы Монье (на канале Одер -Шпрее). Укрепление состоит (фиг. 9) из деревянной подпорной стенки, над которой устроена наклонная облицовка из плит Монье.
Последние положены на слое известкового щебня толщиной в 10 см. Профессор Меллер предложил иной способ: 1) вместо того, чтобы составлять одежду откоса из плит небольших размеров, приготовленных заранее, она изготовляется на месте и представляет непрерывную выстилку, 2) закрепление сооружения обеспечивается не простым расположением его на фундаменте, а посредством якорей а , расположенных по всей поверхности. В общем, эта система постепенно улучшалась и получила распространение для плотного, малоизменяющегося грунта. При грунтах, склонных к пучению или легко подвижных, предпочтительнее пользоваться отдельными плитами.
На судоходных каналах СССР типы укреплений откосов крайне разнообразны. Приводим следующие характерные типы. Укрепление состоит из плетневых заборов, забитых на уровне горизонта воды в канале (фиг. 10). Иногда за этими заборами, в целях предохранения грунта от вымыва, укладывают фашины и присыпают их землей.
Для более сильного типа укрепления берега плетневые заборы для большей устойчивости связаны с откосом плетневыми же анкерами. Загрузку за заборами делают из камня. Вместо плетней и кольев применяют сваи и пластины с притягиванием такой пластинной заборки к анкерным сваям посредством особых брусьев (фиг. 11).
При колебании горизонта воды в канале вместо пластинной заборки забивают шпунтовый ряд из досок с анкерами, а выше этой стенки откос защищают мостовой. Вместо мостовой укладывают также горизонтальными рядами хворост нормально к урезу воды.
Следует отметить, что укрепление откосов каналов важно не только в том отношении, что придает ему устойчивость, но оно способствует также поддержанию в канале проектных глубин, всякое же разрушение откоса и сползание в русло канала продуктов обвала вызывает землечерпательные работы и стесняет судоходство, т. к. снаряды вместе с обслуживающими их судами занимают часть полезного сечения канала.
Укрепление берегов относится к категории мероприятий, направленных на защиту от наводнений и эрозии. Берегоукрепительные работы позволяют сделать грунт устойчивым к водной эрозии и вполне могут осуществляться своими руками.
Для чего и в каких случаях осуществляется берегоукрепление
Как правило, берегоукрепление реки или пруда объединяет комплекс работ, которые способствуют укреплению береговой линии и помогают защитить прибрежную линию природного или искусственного водоема от подмывов, обвалов и эрозии.
Разрушение берегового склона может быть вызвано течениями и волнами, а так же размывами в результате негативного воздействия ливневых потоков.
Размыв и оседание берегов часто провоцирует обмеление и зарастание , не только самого водохранилища, но и прилегающих территорий. Это подвергает угрозе обрушений все конструкции и сооружения, которые возведены на территории прибрежной зоны. Чтобы предотвратить подобные нежелательные процессы, производится берегоукрепление.
Варианты укрепления береговой линии пруда и реки
Укрепить берег можно несколькими способами и с применением разных материалов, которые отличаются качественными характеристиками, долговечностью и стоимостью:
- укрепляющая система с гибкой конструкцией, представленная решетками в виде оснований для подпорных стенок, что позволяет обеспечивать надежную защиту для проложенных вдоль берега коммуникаций;
- укрепляющая система с применением компонентов растительного характера, включая древесину лиственницы, которая обладает повышенной стойкостью к размоканию и процессам гниения;
- укрепляющая система с жесткой конструкцией в виде стальных или ПВХ-листов, подпорных стенок, цементированного грунта или забетонированных камней.
Перед тем, как выполнять мероприятие, необходимо оценить объём работ и подобрать оптимальный вариант.
Как укрепить берег реки бревном лиственницы (видео)
Берегоукрепление габионами
Работы с габионами отличаются простотой выполнения и экономичностью. Преимущества использования такого материала следующие:
- материал способен эффективно противостоять натиску волны и активным водяным потокам;
- обладает длительным эксплуатационным сроком, превышающим сто лет;
- незначительные затраты на обустройство и возможность при необходимости выполнить демонтаж;
- готовая конструкция отличается экологической чистотой и декоративной привлекательностью.
Выполнить самостоятельно такую конструкцию очень легко, но целесообразно придерживаться следующих несложных правил монтажа:
- нужно монтировать на проблемный участок и заполнить натуральным камнем;
- общее количество габионов, а также способ их установки должен быть рассчитан индивидуально и зависит от показателей высоты откоса;
- на заключительной стадии выполняется защитная декоративная отделка посредством заполнения грунтом и семенами растений, которые позволяют укрепить конструкцию.
Максимальная прочность габионной системы достигается через пять лет эксплуатации. За это время прибрежная линия способна стать единым целым с прилегающим ландшафтом.
Укрепление береговой линии реки деревянными сваями
Такой метод относится к категории достаточно распространенных способов. Стоимость выполнения монтажа деревянными сваями напрямую будет зависеть от качества и ценности используемой в работе древесины.
К достоинствам способа можно отнести возможность выполнения работ без наличия особых навыков, экологичность материала и достаточно привлекательный внешний вид конструкции. Однако дерево имеет относительно маленький срок эксплуатации, и такое укрепление предполагает большие трудозатраты.
Укрепляем берега с помощью шпунта ПВХ
Укрепить шпунтом на основе пвх можно даже отвесный берег. Такой метод принято считать самым быстровозводимым и наиболее экономически выгодным. Чаще всего применяется на слишком крутых или обрывистых берегах.
Технология выполнения заключается в соединении шпунтовых свай в единую защитную стенку. Установка производится при помощи специальной гидравлической техники, а для надёжности и долговечности сваи максимально крепко фиксируются посредством продольных ребер.
Применение природного камня
Если береговая линия водоема имеет уклон не более 20º, то с целью укрепления может быть использован природный камень в виде гальки, бута или валунов различной формы и размера. Такой материал позволяет придать ландшафту территории привлекательный и неповторимый внешний облик. Особенно выразительно смотрится бут различных размеров и окрашивания.
Чаще всего используется розовый, красный, серый и темный бутовый камень. Перед укладкой нужно произвести ряд подготовительных мероприятий, направленных на создание основы из геотекстиля, геосетки или георешетки.
Самым сложным считается обустройство так называемого «каменного замка», представляющего собой плотную укладку крупных валунов на строго отведенное место в соответствии с формой камня и его цветом. Такое мероприятие осуществляется вручную, что позволяет скорректировать эстетичность внешнего вида. Несмотря на то, что процесс этот очень длительный и трудоёмкий, результатом становится долговечное и максимально привлекательное укрепление.
Как укрепить берег габионами (видео)
Георешетка и армирующая сетка
Применение георешетки является недорогим и надёжным вариантом, особенно если береговая линия оплывает. Отличительная особенность способа представлена возможностью получить очень красивый и индивидуальный внешний вид конструкции, а также удобного, совершенно нескользкого схода к воде и выхода на берег.
Хороший визуальный эффект даёт заполнение ячеек речной или морской галькой , а также мраморной крошкой в виде мозаики. Укрепление берега с использованием армирующей сетки специального кольчужного плетения и галтованного или бутового камня выглядит не менее эффектно, а также отличается необыкновенной надежностью и долговечностью.
Как укрепить берег своими руками с помощью растений
Применение разнообразных биологических объектов и элементов растительного происхождения по урезу воды является одним из наиболее хлопотливых и капризных способов берегоукрепления как естественного пруда, так и искусственного водоёма. Используемые растения:
- быстрорастущая ива легко выдерживает продолжительное подтопление;
- мощная корневая система ясеня устойчива к сильным порывам ветра и низким температурам, поэтому растение хорошо растёт на открытых участках;
- камыш и осока не только помогают укрепить береговую линию, но и предотвращают засорение и обмеление водоёма;
- большое почвозащитное значение имеет ольха, которая обладает берегоукрепляющими и водорегулирующими свойствами;
- широко используется при закреплении склонов и балок лещина, а опавшая листва отлично минерализуются и обогащает почвенные слои;
- с целью улучшения структурных показателей почвы и предотвращения оплывов, широко используется черёмуха;
- дающий обильные корневые отпрыски айлант используется в защите откосов, насыпей и оврагов от осыпания и оплывания.
Хорошего и достаточно быстрого укрепляющего эффекта можно добиться при выращивании таких популярных прибрежных растений, как ирис, вербейник, водная мята и гребенщик или тамариск.
Как укрепить отвесный берег
Именно отвесная береговая линия достаточно часто нуждается в своевременном и грамотно выполненном укреплении, предотвращающем подтопление прилегающей территории и оплывание грунтов в воду водоёма. Аккуратно и надёжно оформить такое береговое укрепление можно не только капитальными вариантами, но и декоративными способами:
- с применением габионно-коробчатых конструкционных систем, выполненных на основе максимально прочной и очень долговечной оцинкованной сетки двойного проволочного скручивания;
- при совмещении габионных систем с укреплением береговой зоны посредством лиственницы или георешетки, срок эксплуатации составляет более восьми десятков лет;
- использование матрацов Ренов виде плоскостных габионные конструкций, изготавливаемых из металлической сетки с двойным кручением и оцинкованным или полимерным покрытием;
- посредством сибирской лиственницы, отличающейся отличной долговечностью и природными свойствами, что не позволяет нарушить экологическую систему водоема;
- шпунтовыми перегородками в виде стальных листов, а также железобетонных конструкций, ПВХ и древесины с высокой несущей способностью.
Достаточно популярно и востребовано на территории нашей страны укрепление береговой линии цементированными грунтами, состоящими из цемента М-300 или М-400, суглинков или лессовидных супесей и воды, тщательно перемешанных и уложенных в деревянную, металлическую или пластиковую опалубку.
Укрепление берега с помощью шпунта (видео)
Берегоукрепление может быть выполнено разными способами, которые напрямую зависят от выбора используемого материала и варианта укладки вдоль линии искусственного или . Вне зависимости от типа материала, применяемого в процессе выполнения работ, укрепление берега способно практическую и эстетическую функции, что позволяет предотвратить размывание грунта и помогает облагородить прилегающую территорию.
Для создания безопасных природных условий для последующего строительства, защиты территорий и ландшафтного благоустройства нередко требуется укрепление берегов естественных и искусственных водоемов.
Возможные причины разрушения берега
Причин разрушения может быть несколько, однако все они преимущественно формируются водным и ветровым воздействием: волны, вихревые потоки, вихревые течения на речных изгибах, отливы и приливы, половодья и наводнения.
Сползание грунтовой основы с откоса берега обычно происходит в случаях:
- слабая устойчивость грунтовой основы на сдвиг/смещение;
- чрезмерно большая высота склона вблизи участка разрушения;
- физические, динамические и статические нагрузки на вершину склона;
- наличие на разрушаемом участке достаточно крутого склона (с большим углом наклона);
- землетрясение или физическая вибрация;
- регулярное подмывание берега и воздействие волн;
- изменения уровня и состояния грунтовых вод.
Последствия обрушения береговой линии крайне негативны не только с точки зрения эстетичной составляющей, но и вызывают ряд других проблем: обмеление, разрушение объектов транспортной инфраструктуры (в случае прохождения транспортных магистралей по территории склона или откоса), частичное или полное разрушение домов и других строений из-за смещений грунтовой основы поблизости и т.д.
В зависимости от конкретных условий работы и поставленных задач укрепление берега может проводиться по разным технологиям и с применением различных материалов. Рассмотрим основные методы укрепления берега, используемые в настоящее время в России.
Деревянные сваи
Для укрепления стоячих водоемов часто используются деревянные сваи – это эффективная технология берегового укрепления, способная прослужить в течение многих лет и в условиях быстрого течения, однако нецелесообразная в этом качестве из-за появления многих других более эффективных методов.
Деревянные опоры укреплений не только защищают береговую линию, но и формируют эстетичный вид ландшафта местности. Наиболее популярным является укрепление берега лиственницей. Стоимость работ начинается от 5000 рублей за погонный метр, включая стоимость материалов.
Шпунтовое ограждение
Шпунтовая стенка обеспечивает укрепление берега посредством установки пластиковых или металлических свай в виде оградительной подпорной конструкции, обеспечивающей полное отсутствие вымывания грунта и защиту подводной части берега.
Шпунтовой метод берегоукрепления считается наиболее эффективным (шпунт Ларсена, металлические, ПВХ и композитный шпунт), но не всегда уместным – без установки свай не обойтись в работе на крутых обрывистых берегах в пределах городской или промышленной зоны. Однако в естественной природной среде они будут выглядеть чужеродно.
Береговое ограждение из ПВХ-шпунта
Классический метод защиты берегов – заливка проблемного берега бетоном формирует надежную систему берегоукрепления, однако выглядят такие сооружения неблагородно в любом окружении. Поэтому технология бетонирования обычно использует в редких случаях (строительство плотин, гидроэлектростанций и т.д.) и/или бетонное покрытие покрывается слоем декоративной отделки.
Укладка природного камня
Более дорогой, но и более эстетичный метод защиты береговой линии природным камнем позволяет добиться высокой эффективности укреплений, не менее надежных, чем бетонные. Укладка булыжников или обработанных каменных глыб по дну, руслу и берегам водоема формирует прочную и долговечную конструкцию, монументальную и эстетичную внешне.
Комбинированный способ укрепления берега
Применение комбинированной технологии берегового укрепления необходимо для защиты водоемов с перепадами высот и разными основаниями берегового грунта. Также данный метод популярен для создания прочных и при этом эстетичных защитных сооружений.
Габионное укрепление
Эффективное укрепление берега без изменения его внешнего вида – габионные ящики из металлической сетки наполняются камнями и устанавливаются порогами на береговом склоне, формируя естественную защиту грунта от обрушения.
С годами защитная конструкция становится все более прочной, намытый грунт можно засеять растительным слоем, чтобы придать берегам еще более натуральный внешний вид. Эффективно в спокойных водоемах без течения и волн.
Стоимость работ по монтажу и укреплению берега габионными конструкциями составляет от 5000 рублей за кубический метр, включая стоимость материалов.
Армирование геоматом
Противоэрозионный мат – прочный материал плетеной структуры, позволяющий эффективно закрепить даже уже подвергнувшуюся эрозионному воздействию почву. За счет прочного армирования насыпного материала геомат надежно закрепляет береговой склон, делая его невосприимчивым к негативным природным факторам. С годами корневая система газонных трав укрепляемого берега переплетается со структурой мата, создавая тем самым дополнительные армирующие связи. Материал крайне эффективен на небольших уклонах, на крутых же поверхностях рекомендуется применение решеток объемного типа.
Стоимость работ по армированию и укреплению склонов геоматом начинается от 300 рублей за квадратный метр, включая стоимость материалов.
Укрепление георешеткой
Укрепление береговой линии георешеткой один из самых новых методов берегового укрепления. Полимерные объемные георешетки используются для формирования надежного каркаса в основании берегового уклона, а ячейки модулей материала наполняются песком, грунтом, галькой и другими материалами для формирования гибкой системы надежной береговой фиксации.
Классический вид береговой линии скрывает из виду основу конструкции, поэтому мы видим обычный природный берег, который может оставаться чистым или засеянным растительностью.
Именно геосинтетика в последнее время все чаще используется в промышленной и частной берегозащите – цены на георешетки доступны как коммерческим организациям так и физическим лицам.
Стоимость работ по армированию и укреплению склонов георешёткой начинается от 700 рублей за квадратный метр, включая стоимость материалов.
Установка геотекстильных туб
Геотекстильные тубы — это специальные контейнеры, которые при необходимости могут быть любого типоразмера (длины, ширины, окружности), сшитые из высокопрочного полипропиленового геотекстиля. Особое плетение геотекстиля образует поры, которые пропускают воду только в одном направлении — наружу геотекстильной тубы, тем самым обеспечивается удержание внутри контейнера твердых частиц предварительно заполненного грунта или песка. Использование геотекстильных туб позволяет остановить процессы эрозии береговой линии и оградить территорию от разрушительного воздействия паводков даже в труднодоступных местах, где другие технологии защиты и укрепления берега могут быть не эффективны.
Выполнение берегозащитных строительных работ в Северо-Западном регионе страны является распространенной практикой из-за недостаточно высокого качества местных почв, легко поддающихся разрушению под воздействием природных факторов. И не удивительно, что следом за цивилизованной Европой Россия так же переходит на использование более эффективных и менее затратных технологий защиты берегов водоемов от эрозионного разрушения.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
РЕФЕРАТ
«Методы берегоукрепления»
Отметка о защите:
Новосибирск 2011
Введение……………………………………………………………….……..3
Виды и методы берегоукрепления………………………………………….4
Жесткие системы:
Бетонное покрытие береговой линии……………………………...…5
Цементогрунт…………………………………………………………..5
Подпорные стены………………………………………………………6
Гибкие системы:
Георешетка……………………………………………………………..8
Габионы…………………………………………………………………9
Технологии стабилизированного грунта………………………….…12
Геоматы…………………………………………………………………13
Берегоукрепление Новосибирского водохранилища……………………….15
Заключение…………………………………………………………………….16
Введение
После строительства ГЭС в 1957 году и возведения плотины образовалась Новосибирское водохранилище - "Обское море". Длина водохранилища от города Камень-на-Оби до города Новосибирска - 220 км. Полный объём воды - 8,8 куб. км. Площадь акватории - 1082 кв. км. Максимальная глубина - 25 м. Наибольшая ширина - 22 км; наименьшая ширина - 2 км.
Что касается срока службы, то у искусственных водоемов он действительно есть. Но это связано не с разрушением берегов, а с заносимостью водоема, с твердыми отложениями на его дне. Для Обского моря этот срок составляет 400 лет.
Процесс размывания берегов, который является естественным, специалистами прогнозируется всегда еще в период проектирования водоема. Мероприятия по берегоукреплению весьма затратны, но без них водохранилище может со временем разрушиться. Поэтому берег укрепляют, хотя и не по всему периметру моря. Укреплен берег в районе Бердской стрелки (от Бердска до мыса напротив Академгородка), в районе лесопарковой зоны ГЭС, поселка Ленинское (на левом берегу, за ОбьГЭС). Остальные участки береговой зоны разрушаются. Имеется здесь и искусственный пляж. До сооружения волногасящей дамбы в 1986 году происходил интенсивный размыв берега. Также была угроза смыва этой косы морем вместе с сосновым бором. Сейчас уже не наблюдается столь интенсивный размыв берега, который имел место до сооружения дамбы. Искусственные волногасящие сооружения природного типа более естественно вписываются в берега и создают хорошие условия для их рекреационного использования.
Виды и методы берегоукрепления
Понятие берегоукрепления подразумевает комплекс мероприятий по защите каймы водоемов от динамического разрушающего воздействия вод. Постоянное движение водных масс способствует обрушению берегов. Периодическое изменение скорости течения, волнение, а так же поперечная и вихревая динамика в местах с крутыми изгибами каналов особенно активны при наличии судоходного движения в водоеме, а значит, возрастает и важность процедуры укрепления берегов.
Берегоукрепление - это комплекс мероприятий, направленных на защиту от размыва под действием течения, волн, эрозии почвы, ливневых потоков и укрепление береговой линии рек и водоемов. Подмыв и проседание берегового склона ведет к обмелению, как самого водоема, так и к зарастанию прилегающих площадей. Для остановки подобных нежелательных процессов и обвала берега, прибрежную линию укрепляют различными методами.
Для предотвращения нежелательных явлений необходим комплекс мероприятий, направленных на укрепление берегов водохранилища. На сегодняшний день имеется большое количество методов укрепления берегов. В зависимости от целей и местных гидротехнических условий используются различные конструкции и материалы.
В общем они делятся на жесткие и гибкие системы.
К жестким относятся:
1.Подпорные стены
3.Цементогрунт
4.Бетонное покрытие береговой линии
5.Стальные листы
К гибким относятся:
1.Габионы
2.Каменная наброска
3.Георешетка
4.Скрепленные матрасы из бетонных блоков.
5. Технологии стабилизированного грунта
Рассмотрим боле подробно каждую систему.
Жесткие системы
Традиционные системы берегоукрепления позволяют искусственно укрепить поверхность, но дают ограниченную стабилизацию грунта или поддержание грунта при помощи конструкций.Основные типы жестких конструкций берегоукреплений включают подпорные стены, бетонное покрытие береговой линии, цементогрунт и стальные листы.
Бетонное покрытие береговой линии
Бетонное укрепение пользовалось большой популярностью в советские годы. Обычно это представляет собой накладка бетонных плит на пологие откосы водоемов. Но бетон чувствителен к перепадам температуры, не долговечен и не эстетичен.
Цементогрунт
Цементогрунт – сильно уплотненная смесь местного грунта, портландцемента и воды. Процент цемента по весу составляет от 8 до 12 % в зависимости от крупности частиц местного грунта и количества глины в нем. Цементогрунт замешивается в центральной передвижной станции на участке строительства и состоит на 90% из воды в момент готовности к установке. Смесь укладывается слоями толщиной от 15 до 30 см, каждый слой по ширине соответствует распределяющему оборудованию – обычно 3 м. Использование местного грунта позволяет получить конструкцию, естественным образом вписывающуюся в природный ландшафт, что выгодно выделяет технологию цементированного грунта на фоне других решений. Также технология отличается невысокой стоимостью – в 1,5-2 раза дешевле стоимости подпорной стенки из бетона и на 15-20% дешевле берега из габионов. Берегоукрепление из цементогрунта может иметь очень крутой уклон. Это уменьшает общий размер конструкции в плане и площадь зоны работ внутри естественного водотока.
Подпорные стены
В зависимости от конструкции и назначения гидротехнические подпорные стены подразделяются на следующие виды:
1. Гравитационные - возводимые на нескальном и скальном основаниях (рис.1), выполняемые обычно из монолитного или сборного бетона и железобетона. Подпорные стены этого вида, как правило, входят в состав сооружений напорного фронта гидроузлов, причальных сооружений и набережных;
2. Шпунтовые и свайные - возводимые на основаниях, допускающих погружение шпунта или свай, входящие в состав причальных сооружений, набережных и других гидротехнических сооружений.
Классы сооружений следует устанавливать в соответствии со СНиП 2.06.01-86.
Рис. 1. Основные виды гравитационных подпорных стен
а - массивные; б - уголковые; в - ячеистые; 1 - монолитные; 2 - из сборных элементов; 3 - консольные; 4 - контрфорсные; 5 - с анкерными тягами; 6 - возводимые в котловане или наплавные; 7 - из оболочек большого диаметра
Рис. 2. Основные виды шпунтовых и свайных подпорных стен
а - безанкерные; б, в, г - заанкеренные одной или двумя тягами к плитам и сваям; д - заанкеренные к наклонным сваям; е - свайный ростверк с передним шпунтом; ж - заанкеренные с жестким (в том числе скользящим) анкерным устройством; 1 - шпунт; 2 - анкерная тяга; 3 - анкерная плита; 4 - анкерные сваи; 5 - свайный фундамент; 6 - жесткий анкер
Гибкие системы
Гибкие системы включают габионы, георешетки, скрепленные матрасы из бетонных блоков, каменную наброску, технологии стабилизации грунтов.
Георешетка
Георешетка – это сотовая конструкция, сделанная из полиэтиленовых лент толщиной 1,5 мм, которые скреплены между собой высокопрочными сварными швами, рядами в шахматном порядке.
Укрепление склонов объемной георешеткой - один из наиболее эффективных методов в тех случаях, когда применение габионных конструкций невозможно из-за неровного рельефа склона, особенностей грунта и ряда других причин. Перфорированные стенки ячеек георешетки улучшают дренирующие характеристики конструкции, что обеспечивает рост разного рода растительности. В разрезе и реальный внешний вид приведены на рисунках ниже.
Георешетку применяют при возведении подпорных стен разной высоты, с различным углом заложения. Части георешетки просто укладываются друг на друга. Полости ячеек заполняются песком или щебнем с послойным уплотнением. Вместе с тем, наиболее перспективным заполнителем ячеек георешетки является агрегатная смесь, обработанная полимерными вяжущими. Прочностные характеристики конструкции аналогичны конструкции с бетонным заполнителем. Стоимость же не превышает конструкции с применением щебня.
Основанием под георешетку является многослойный материал с наружными слоями из нетканого синтетического компонента и различными наполнителями. При насыщении водой объем наполнителя увеличивается, в результате чего водопропуск материала резко снижается.
Габионы
Габионные сооружения представляют собой коробчатые конструкции в виде параллелепипеда, сделанные из шестиугольной металлической сетки двойного кручения с полимерным или цинковым покрытием. Принцип двойного кручения проволочной сетки позволяет обеспечить прочность, целостность и равномерность распределения различных нагрузок, исключает раскручивание сетки в случае ее разрыва. Высота коробов – от 0,17 до 1 м, ширина – от 0,5 до 2 м, длина габиона– от 1,5 до 4 м. Конструкции заполняются природным камнем или галькой.
Рис.4. Конструкция габиона.
Создание конструкции производится путем отбортовки или загиба заготовок, сделанных из шестиугольной сетки, и последующей сшивки основной заготовки с диафрагмами и торцевыми стенками. Сетчатые коробчатые конструкции представляют собой естественные строительные блоки, предназначенные для создания облицовок водосливных плотин, подпорных стенок и др.
Применение габионов резко уменьшает уровень гидростатического влияния на грунт, обеспечивая надежную защиту берегов. Габионы способны пропускать влагу без разрушения конструкции и противостоять эрозии откосов, осадкам нестабильных грунтов, их подмыву и многим другим фактам, способных вызвать нарушение или ослабление местной устойчивости откосов.
Габионы бывают следующих видов:
Габионы с армирующей панелью – коробчатые конструкции с армирующей панелью (АД), а также с диафрагмами;
матрацы – многоячеистые конструкции с диафрагмой (МД);
коробчатые габионы – коробчатые конструкции с диафрагмой и без нее.
Свойства габионных конструкций:
Экологичность. В окружающую среду при формировании сооружений из габионов попадает меньше 5% искусственных материалов. Основа материалов – природный камень. Не менее важным фактом для экологического баланса является свободная фильтрация воды через габионы.
Высокая прочность и устойчивость габионных конструкций обусловлены возможностью выдерживать значительные нагрузки без разрушения. Следует отметить, что прочность габионных сооружений с годами увеличивается за счет естественной консолидации.
Водопроницаемость и пористость габионов исключает появление гидростатических нагрузок и создает дренирование обратной засыпки, которое не требует дополнительных затрат на устройство обратного фильтра и дренажа.
Гибкость габионных конструкций достигается наличием металлической сетки, которая позволяет сооружению противостоять эрозии откосов, сплывам и осадкам нестабильных грунтов.
Долговечность. Проведенные в настоящее время наблюдения за функционированием габионных конструкций дают основания утверждать, что при условии грамотного и правильного проекта срок службы габионов практически не ограничен.
К существенным характеристикам габионных конструкций относятся простота технологии строительства и конструкции, малые объемы подготовительных работ возводимых сооружений и минимальные эксплуатационные расходы.
Укрепление габионами поможет решить не только проблему размывания берегов, но и изменить береговой рельеф– например, намыть дополнительный пляж, создать стоянку для плавательных средств или проложить красивую набережную.
Технологии стабилизированного грунта.
Фундаментальный принцип стабилизации грунта состоит в мобилизации сил давления грунта. Стабильность систем стабилизированного грунта обеспечивается совместной работой укрепляющих элементов, которые прокладываются горизонтально в грунтовой массе на определенное расстояние за конструкцию, укрепляющую непосредственно склон берега. Получающаяся конструкция проявляет свойства цельного элемента при воздействии на нее внешних сил. Сочетание свойств цельности и гибкости позволяет использовать технологию стабилизированного грунта для создания крупных гидротехнических сооружений(дамб, берегоукреплений) например, как стена из габионов, подпорная стенка из бетона, каменная наброска, успешно защищают поверхность берега от эрозии, но предоставляют недостаточную защиту грунта берега от размыва изнутри. Технология стабилизированного грунта позволяет защитить поверхность берега как от эрозии, так и предотвратить размыв и вынос грунта берега за счет объединения грунта в единую конструкцию при помощи системы георешеток.
Системы стабилизации грунта включают конструкцию укрепления поверхности берега для защиты поверхности от эрозии. “Сегментные стены” включают раздельные бетонные блоки или панели, связанные между собой и передающие горизонтальные напряжения на георешетки, проложенные в грунте. Также существуют современные технологии, позволяющие высаживать растительность на укрепленном склоне. Эти системы позволяют использовать геотекстиль для укрепления склона и создавать очень крутые стабилизированные берега с растительностью (уклоны от 26 до 70 градусов).
Геоматы
Это строительная система берегоукрепления, используемая при проведении берегоукрепительных мероприятий в автодорожном и гидротехническом строительстве - технически надёжная и экономичная альтернатива классическому способу берегоукрепления и откосов железобетонными плитами и каменной наброской.
Геоматы - трехмерные водопроницаемые структуры из полимерных материалов и/или других синтетических или природных элементов, соединенных между собой термическим, механическим или другим способом, которые используются для закрепления грунтовых частей, корней трав или небольших растений.
Геоматы изготавливаются в виде регулярных или хаотичных волоконных трехмерных структур, либо в виде сотовых, либо других конструкций из полос геотекстиля или пластмасс.
Применяются для создания устойчивого растительного покрова на берегах рек, прудов, склонов и откосов с целью предотвращения эрозионных процессов поверхности. Геоматы в виде пространственных сотовых структур используются в сочетании с геотекстилями для усиления оснований и повышения несущей способности.
Использование
данного материала позволяет повышать
качество выполняемых работ и снижать
затраты на их проведение. Трехмерная
структура мата защищает верхний слой
земли и семена растений от выветривания
и гидроэрозии, закрепляет корни
прорастающих побегов, образуя монолитный
ковер, обладающий великолепной
сопротивляемостью к водяным потокам
при обильных дождях, паводках и движению
почвы на склонах подверженных эрозии.
Геомат устойчив к различным химическим
и биологическим воздействиям естественного
происхождения, а также к ультрафиолетовому
облучению, что гарантирует длительный
срок службы и сохранение всех
физико-механических свойств. 
Геоматы выпускаются в двух принципиально различных модификациях:
водопроницаемые гибкие маты, с переменным поперечным сечением в блоках и в заданных местах изломов. Это достигается за счёт изменения длины распорок и диагональных лент между нижним и верхним полотнами.
Водонепроницаемые маты с постоянным поперечным сечением. Данное сечение достигается за счёт распорок одинаковой длины между полотнами и обеспечивает абсолютную изоляцию.
Берегоукрепление Новосибирского водохранилища.
Берега Новосибирского водохранилища,безусловно, требуют скорейшего принятия мер по укреплению.
Я предлагаю обратиться к использованию гибких систем, все-таки жесткие системы в какой-то мере прошлый век. Единственное, по-моему мнению, применение могут найти подпорные стены, там где крутые склоны, берега. В остальных же случаях применение гибких систем имеет ряд преимуществ.
Во-первых, это эстетичность, в наше время, когда появились новые технологии, этому нельзя не уделять внимания. Во-вторых, экологичность, так габионы могут пропускать воду, гибкие системы на препятствуют прорастанию травы, тем самым даже становятся крепче. В-третьих при строительстве практически не требуется применение спецтехники т.п. Гибкие системы являются более экономически выгодными, что является особо важным качествам при укреплениях в больших масштабах.
Заключение.
Разрушение берегов под действием течения, волн, эрозии почвы, ливневых потоков естественно, но является проблемным свойством. И необходимо принимать все возможные средства для предотвращения разрушений.
При огромном количестве предложений, всё-таки лучше отдавать предпочтение более современным технологиям.
Назначение и виды береговых укреплений. Береговые укрепления возводят при коренном улучшении затруднительных участков в реках с различными типами руслового процесса. Они защищают берега рек от размыва течением, судовыми волнами, грунтовыми водами, а также от разрушения ледоходом. Береговые укрепления позволяют закрепить судовой ход у ведущего берега, ликвидировать источники поступления наносов в реку, предупредить повреждения гидротехнических сооружений у берегов, сохранить строения, земли и леса в прибрежной полосе реки.
Основная задача берегоукрепительных работ состоит в предотвращении размыва вогнутых берегов. Для этого проводится анализ русловых переформирований участка, чтобы установить протяжение подверженного размыву откоса берега, а также анализ гидрологических данных (высота уровня, скорость течения, количество наносов и др.), которые позволяют выбрать вид береговых укреплений и их конструкцию.
Различают береговые укрепления активного и пассивного действия. Первые заметно влияют на структуру потока в районе берега, а вторые – только защищают береговой откос от размыва.
Основными укреплениями, влияющими на структуру потока у берега, являются берегозащитные шпоры (короткие высокие полузапруды). Система таких шпор обычно располагается у вогнутого берега, способствуя уменьшению скоростей течения вдоль защищаемого берегового откоса, что приводит к уменьшению и даже к прекращению размыва берега, а в ряде случаев и к образованию нового берегового откоса после заполнения наносами промежутков между шпорами. Иногда шпоры возводят при строительстве полузапруд для обеспечения устойчивости противоположного легкоразмываемого прямолинейного или слабоизогнутого берега, чтобы обеспечить необходимый размыв дна в пределах судового хода.
Берегоукрепительные высокие шпоры особенно эффективны на малых и средних реках, где после непродолжительного высокого паводка с большими скоростями течения наблюдается длительная межень с малыми скоростями течения. На таких реках только в половодье наблюдается размыв берегов, который удается предотвратить такими шпорами.
Другим видом берегоукрепительных сооружений, влияющих на структуру потока, являются укрепления берега, создающие дополнительную шероховатость русла вблизи размываемого берега или непосредственно на его откосе. К таким укреплениям относятся: сквозные свайные ряды; свайные козловые кусты; гибкие металлические тюфяки из проволоки; искусственные водоросли и др. Основное назначение этих укреплений – уменьшение скоростей течения в районе берегового откоса созданием дополнительного сопротивления потоку.
Особенно хорошие результаты получаются при использовании таких укреплений на реках, где поток переносит большое количество наносов. В этом случае защита берега от размыва способствует отложению более крупных наносов в зоне расположения таких укреплений. В результате образуется устойчивый береговой откос, обеспечивающий благоприятные условия для судоходства.
Пассивными укреплениями, защищающими берега от размыва, являются береговые покрытия. Они закрепляют благоприятное для судоходства положение размываемого берега или защищают выправительные и другие сооружения от обхода потоком в местах их примыкания к берегу.
Береговые покрытия могут быть сплошными, закрепляющими береговой откос на всей длине его размыва, или ленточными, которые покрывают только отдельные по длине части берегового откоса (ленты) , расположенные через определенные расстояния.
Сплошные береговые покрытия оказываются наиболее эффективными при улучшении судоходных условий на реках со сравнительно невысоким, но продолжительным паводком и значительными скоростями течения. На таких реках размыв берегов происходит в течение длительного периода времени, поэтому предотвратить его разрушение удается только сплошным покрытием берега.
Сплошное укрепление берегового откоса при высоких и непродолжительных паводках требует больших затрат и может быть оправдано преимущественно в тех случаях, когда оно необходимо для нескольких отраслей народного хозяйства.
Расчет берегозащитных шпор. При расчете берегозащитных шпор сначала определяют их длину, высоту и расстояние между ними , а затем проверяют устойчивость крепления голов грунтовых шпор при обтекании их потоком и при воздействии на них ледовых нагрузок.
Длина каждой шпоры определяется очертанием создаваемого берегового откоса, т.е. расстоянием между существующей линией (урезом) берега и границей выправительной трассы, и составляет обычно 20-50 м (рис. 10.39). Расшифровка буквенных обозначений дана выше, применительно к формулам (10.44-10.50).
Рис. 10.39. Берегозащитные шпоры:
а – план расположения сооружений; б – продольный разрез по оси сооружения
Берегозащитные шпоры существенно выше, чем полузапруды меженного действия. Отметки гребней их голов обычно принимают без особого расчета на 2.5-3.5 м над проектным уровнем. При этом гребню шпоры конструктивно придается продольный уклон от 1:10 до 1:25 с подъемом к берегу, к которому они примыкают. Часто отметка гребня их корня совпадает с меженной бровкой берега.
Речной откос головы шпоры обычно имеет заложение от 2.5 до 3.0 , а заложения верхнего (напорного) откоса и нижнего (сливного) откоса зависят от технологии возведения и крупности грунта, из которого отсыпается тело сооружения. При намыве землесосом шпор из песка в поток со скоростью течения от 0.5 до 1.5 м/с заложение верхнего откоса составляет примерно 3-5 , а нижнего 5-15 .
При отсыпке тела сооружения с помощью одночерпаковых или многочерпаковых снарядов или пионерным способом с помощью бульдозеров, заложения откосов получаются существенно меньше. Приближенно можно принимать заложение верхнего откоса равным т в =т 0 + 0.5 , а нижнего – m н = m 0 +1.0 , где т 0 – заложение откоса из того же материала в спокойной (без течения) воде.
Расстояние между шпорами, расположенными на прямолинейном или слабокриволинейном участке русла (см. рис. 10.39, а), назначают равным критическому расстоянию, вычисляемому по выражению
, (10.44)
где: – коэффициент, показывающий, во сколько раз расстояние S кр от головы сооружения до точки пересечения кривой растекания потока с границей выправительной трассы больше длины шпоры l ш .
Коэффициент зависит от сопротивления русла движению потока, определяемого гидравлическим коэффициентом сопротивления
, (10.45)
где: С – коэффициент Шези;
В – бытовая ширина русла;
h с – средняя глубина в поперечном сечении.
Численное значение коэффициента определяется по номограмме (рис. 10.40), на которой h ш – средняя высота шпоры. Штриховая линия показывает последовательность при пользовании номограммой.
Рис. 10.40. График зависимости коэффициента
=
f
(B
,
,h
ш
/h)
При проектировании шпор на криволинейном участке вогнутого берега критическое расстояние находится по следующему выражению
.
(10.46)
Параметры и определяются по следующим формулам:
, (10.47)
, (10.48)
где: r 0 – осредненный радиус кривизны вогнутого берега (выправительной трассы) .
Проверка устойчивости крепления шпоры из каменной наброски сводится к определению диаметра камней, которые будут находиться в состоянии равновесия под действием течения в районе головы шпоры. Такой расчет можно сделать по формуле В.В. Баланина
, (10.49)
где: г – скорость течения около головы шпоры ;
– угол наклона речного откоса головы шпоры ;
к и – плотность, соответственно, камня и воды .
При этом скорость у головы шпоры определяют по формуле В.В. Дегтярева
, (10.50)
где: б – скорость течения в районе головы шпоры в бытовом состоянии при уровне, совпадающем с отметкой гребня головы шпоры ;
ш – площадь поперечного сечения, занимаемая телом шпоры ;
– полная площадь поперечного сечения в створе сооружения при отметке уровня воды вровень с гребнем головы шпоры .
При возведении шпор из грунта и других мелкообломочных материалов сооружения получаются достаточно массивными. Поэтому во время кратковременного ледохода возможны только местные повреждения верхового откоса в виде отдельных выпоров грунта выше места удара плывущей льдины. Чтобы обеспечить длительную работу, головная (верхняя по течению) шпора, воспринимающая основную нагрузку от ледового воздействия, делается более массивного профиля с укреплением верхового и низового откосов, а также гребня и головы сооружения.
Расчет береговых покрытий. При расчете берегового покрытия в первую очередь находят его длину и ширину и определяют крупность камня или толщину железобетонных плит, либо асфальтового тюфяка. Кроме этого, проверяется устойчивость укреплений на воздействие волн и ледовых нагрузок.
Для выбора укрепления размываемого берегового откоса, прежде всего, проверяют его на устойчивость от воздействия скоростей течения. Для определения скоростей течения в струе у берега строят натурные или теоретические планы течения на улучшаемом участке реки при расчетных уровнях воды: средневысокий уровень паводка и среднемеженный уровень воды. Если средневысокий уровень паводка выше отметок поймы, то за расчетный принимается уровень воды вровень с отметками пойменных или меженных бровок берега, так как в это время наблюдаются наибольшие скорости течения в меженном русле.
Полученные в результате построения планов течения значения скоростей течения в струе, примыкающей к береговому откосу, позволяют обоснованно выбрать такой тип укрепления берега, при котором будет обеспечена надежная защита берегового откоса от размыва потоком. При этом допускаемая скорость течения для выбранного укрепления должна быть больше максимальной расчетной скорости потока с некоторым запасом.
Таблицы значений допускаемых скоростей для различных типов укрепления берегов приведены в соответствующих технических условиях, ведомственных нормах и правилах проектирования береговых укреплений, например, в Руководстве по улучшению судоходных условий на свободных реках .
Длина укрепления берегового откоса устанавливается на основе анализа совмещенных планов участка реки и планов течения при характерных уровнях воды за несколько лет. При этом начало и конец укрепления выбираются с запасом в 15-20 м по сравнению с началом и концом зоны размыва берега.
Для определения ширины берегового укрепления откос разбивается на четыре зоны: I – зону подводного откоса (ниже низких меженных уровней); II – зону переменных уровней (во время весеннего и летне-осеннего паводков); III – зону наката волн и нагонных явлений; IV – зону надводного откоса (см. рис. 10.41).
Ширина крепления в каждой зоне равна
, (10.51)
где: Н i – высота зоны ;
m i – заложение (пологость откоса берега в зоне) .
Высоту первой зоны Н 1 которая является запасом в креплении надводного откоса над высотой наката волн на берег с учетом высоты ветрового нагона воды у берега, принимают согласно строительным нормам и правилам, как для сооружений III - IV класса , соответственно, не менее 0.5-0.3 м при вероятности превышения наибольшего уровня воды соответственно 3-10%.
Высота второй зоны Н 2 равняется сумме высот наката h н волны на откос и ветрового нагона воды h
. (10.52)
Рис. 10.41. Схема к расчету берегового укрепления (покрытия):
1 – первоначальное положения подводной части покрытия; 2 – береговое покрытие;
3 – укрепление горизонтального участка низкого (затопляемого) берега
При этом высоту наката волны вычисляют по формуле
, (10.53)
где: К ш – коэффициент шероховатости и проницаемости откоса или крепления ;
h ш и в – соответственно высота ветровой или судовой волны и длина волны ;
т – заложение откоса берега .
Высота ветрового нагона воды у берега
, (10.54)
где: K – коэффициент пропорциональности ;
в – расчетная скорость ветра на высоте 10 м от поверхности воды ;
D – длина разгона волны ;
h c – средняя глубина водоема вдоль линии разгона ;
– угол между нормалью к линии берега и направлением ветра .
Расчет на высоту наката ветровой волны и нагон воды выполняют только при укреплении берегов на устьевых участках больших рек, а на судовую волну – только на небольших реках и в узких судоходных рукавах разветвлений русла, а также на участках, где судовой ход проложен вблизи берега.
Высоту третьей зоны Н 3 определяют по данным многолетних наблюдений за уровнями воды по опорному гидрологическому посту как разность среднего из наибольших уровней весеннего паводка и низкого меженного уровня. Если средний из наибольших уровней паводка выше пойменного берега, то высоту третьей зоны находят как разность отметок поймы и низкого меженного уровня.
Кроме того, при такой низкой пойме величины H 2 и b 2 равны нулю, а ширина крепления b 1 заходит за бровку пойменного берега и принимается равной примерно 3-5 м .
Высота четвертой зоны H 4 равна сумме бытовой глубины h б у подошвы откоса при низком меженном уровне воды и глубины возможного местного размыва h p неукрепленного дна в том же месте после выполнения берегоукрепительных работ:
. (10.55)
Глубину местного размыва неукрепленного дна непосредственно около конца подводного крепления можно приближенно определить по формуле И.А. Ярославцева
, (10.56)
где: c – средняя скорость течения в струе у берега ;
m = ctg – заложение подводной части откоса берега ;
– угол между направлением течения при расчетном паводке и направлением берегового откоса (принимают не менее 30°) ;
d – диаметр частиц грунта на дне, который по кривой гранулометрического состава принимают соответствующим 85% обеспеченности (при d < 1 мм последний член в этой формуле можно не учитывать) .
Таким образом, полная ширина крепления берегового откоса
. (10.57)
При отсутствии необходимых данных для выполнения расчетов глубины местного размыва дна у низа крепления, ширина крепления у интенсивно размываемых крутых берегов доводится до линии наибольших глубин. Если подводный откос в нижней части заметно уполаживается, то крепление дна доводится до подошвы откоса с запасом 10-15 м .
Заложения откосов для надводного откоса при всех конструкциях укрепления, кроме биологических и каменной наброски, не должны быть круче 1:2 во избежание оползания укрепления откосов.
При наличии волнового воздействия на береговое укрепление масса камня, который будет находиться на откосе в состоянии предельного равновесия, определяется по формуле
, (10.58)
где: к и – соответственно плотность камня и воды ;
h в и в – соответственно высота и длина волны ;
т – заложение откоса каменной наброски .
Зная массу камня, который будет устойчив на откосе при воздействии волны, расчетная крупность (диаметр)
. (10.59)
Толщина крепления из наброски сортированного камня должна быть не менее t к 2.5 d к , а при использовании несортированного камня t к 3 d к .
Расчет крепления берега из железобетонных плит сводится к нахождению их толщины по формуле
, (10.60)
где: в – значение волнового противодавления ;
пл и – соответственно, плотность плиты и воды ;
– угол наклона защищаемого откоса берега к горизонту .
При использовании в качестве берегового укрепления гибких железобетонных покрытий их толщину определяют по формуле И.Я. Ярославцева
(10.61)
где: и K – коэффициенты, учитывающие соответственно сплошность покрытия и усилия от пульсационной нагрузки при волновом воздействии ;
c – средняя скорость течения в районе берега .
Значения коэффициентов и K приведены в табл. 10.1.