4.9 Наблюдение за руслами и эксплуатация регуляционных сооружений

Во время эксплуатации русла должны: обеспечивать пропуск льда, шуги и других плавающих тел без заторов и зажор иметь необходимую пропускную способность паводковых вод, быть устойчивыми, то есть не допускать значительных размывов и заиления; отвечать требованиям судоходства, то есть иметь допускаемые скорости и глубины потока, радиусы закругления в зависимости от класса внутренних водных путей; позволять забирать воду с минимальным количеством наносов.

Благоприятный пропуск шуги и льда обеспечивается в рус­ле плавно очерченными берегами и радиусом закругления более 4...5 ширин водотока, без уступов, узких горловин, резких вертикальных изломов. Повышение пропускной способности русла достигается: удалением из русла и поймы древесины, кустарника, крупной растительности и т п.; очисткой русла от камней, коряг, предметов, создающих препятствия;

Уменьшать расход водотока можно и другими мероприятиями. Допускаются различные их комбинации. Возможность применения тех или иных мероприятий служба эксплуатации должна определять с учетом конкретных особенностей водотока. Паводковые воды можно использовать для лиманного орошения, на польдерных системах и др.

При сбросе части расхода на поймы за переделы дамб обвалования, устраивают «плавкие вставки». Они представляют собой дамбы обвалования, выполненные из легкоразмываемого материала. Причем отметка их гребня несколько ниже отметок обычных участков, что позволяет спровоцировать в этих местах перелив через дамбы и их разрушение. После пропуска паводка «плавкие вставки» восстанавливают.

Дамбы обвалования, шпоры, запруды и другие массивные регуляционные сооружения должны быть устойчивыми против местных размывов, подмывов и воздействия ледохода. Сквозные регуляционные сооружения должны иметь надежные связи как между собой, так и с основанием и берегом. Деревянные элементы сооружений по возможности обрабатывают в целях повышения их сопротивляемости загниванию, особенно при переменном уровне

Перечисленные выше требования определяют состав необходимых наблюдений за регуляционными сооружениями при их эксплуатации. Обследование лучше проводить перед паводком чтобы выполнить своевременный ремонт, во время паводка для оперативного ремонта с целью недопущения катастрофических разрушений и после паводка в период пониженных уровней воды, когда картина разрушений или деформаций представлена более наглядно. При обнаружении неисправностей конструкции подмыва или разрушения отдельных ее элементов необходимо обеспечить своевременный ремонт и восстановление. Для этого предусматривают необходимое количество стройматериалов приспособлений, плавсредств. В целях защиты от заиления песчаными отложениями сельскохозяйственных угодий по берегам рек высаживают деревья, кустарники, которые снижают скорость потока, выходящего на пойму, и тем самим обеспечивается осаждение крупных наносов и недопущение ни падания их на пойменные участки русла.

Раздел 5. Эксплуатация каналов и сооружений на них

5.1 Эксплуатационные режимы каналов

Режим канала зависит от следующего: его хозяйственного назначения (оросительный, осушительный, магистральный, рас­пределительный, водопроводящий, судоходный, рыбоводный, лесосплавный и т. д.); условий использования (постоянные, вре­менные, основные, второстепенные); природно-климатических условий (ледовые режимы, пропуск шуги, дождевые паводки и т. п.); конструктивных особенностей (длина, наличие одежды, автоматических сбросов, регуляторов, перегораживающих и дру­гих сооружений); технологических условий работы (непрерыв­ный или периодический процесс работы); состояния потока (спо­койный, бурный или сверхбурный), а также других особенно­стей.

В настоящее время большинство крупных магистральных ка­налов имеет комплексное назначение и функционально связано с различными отраслями, ведомствами и предприятиями. Кана­лы, служащие для водоснабжения и обводнения, работают круг­логодично, хотя расход их зимой обычно меньше, чем летом. Оросительные каналы пропускают большой расход в поливной период с учетом климатических условий, сельскохозяйственных культур и т. д. В одних зонах с наступлением осени поливы заканчиваются, а в других зонах воду подают на проведение промывных, влагозарядковых и других поливов, то есть в тече­ние всего года. Судоходные каналы обычно эксплуатируются во время навигации, когда нужно поддерживать допускаемые ско­рости и глубины. Деривационные каналы эксплуатируют круг­лый год в соответствии с графиком нагрузки электростанции. Особое внимание заслуживают режимы наполнения каналов в пусковой период, во время их эксплуатации и опорожнения.

Режим наполнения канала в пусковой период и в начале его эксплуатации требует большого внимания, особенно если канал проходит в просадочных грунтах. Интенсивность размыва грун­та сильно зависит не только от его физико-механического состоя­ния, но и от влажности. Например, по данным Т. Г. Жордания, в воздушно-сухом состоянии глины при влажности 10... 13% имеют неразмывающую скорость ν_рет= 0.3 м/с. В то же время с увеличением влажности глин до 30...34 и 40...42% неразмываю­щая скорость составляет соответственно 0,5 и 0,75 м/с. Поэтому в пусковой период канал замачивают по участкам, отделяя их между собой дамбами. В ряде случаев при замочке грунта в те­чение 10 мин интенсивность размыва его уменьшается в 5...6 раз по сравнению с незамеченным воздушно-сухим грунтом. Время замочки канала должно составлять не менее 1 ч. По истечении этого времени эффективность увлажнения, как правило, резко снижается.

Имеются различные предложения по способам замочки. В то же время этот вопрос изучен недостаточно. Например, САНИИРИ рекомендует вначале воду пускать в канал на ко­роткое время (около 1 ч) в небольшом количестве. При этом берега каналов оседают и уплотняются, а мелкие частицы це­ментируются между собой. Затем постепенно наращивать напол­нение и расход канала. Замочку грунта при строительстве Паркентского магистрального канала (Ташкентская область) на расход 57 м³/с осуществляли с помощью траншеи в насыпи. По этой траншее пропускали воду, а через год ее расширяли. После трехлетней замочки и расширения получили проектное сечение канала. Существуют и другие способы замочек и разработок грунтов, например путем размыва пионерной прорези на участ­ках глубоких выемок, как это имело место на Каракумском ка­нале. Медленно наполнять канал необходимо и потому, что при малых глубинах воздух, содержащийся в порах грунта, вытес­няется при меньших градиентах медленнее. В таком случае грунт разуплотняется незначительно.

Во время наполнения канала обращают внимание на осадки его дна, откосов и дамб, при которых в суглинистых грунтах появляются трещины. Осадки могут достигать 10...15 см и более. Поданным Ю. М. Кузьминова, на канале Джун (Ташкентская область) осадка дамбы из суглинка, насыпанной без предвари­тельной замочки, за 23 года достигла 57%.

В начальный период эксплуатации возможен также прорыв дамб, как это имело место, по данным САНИИРИ, на Джизакском магистральном канале ДМ-3 с расходом 18,6 м³/с. Канал проходил в суглинках и песках с низким уровнем грунтовых вод (18...20 м от дневной поверхности). Во время замочки в течение 2 ч с постоянным расходом 6 м³/с произошел прорыв дамб на трех участках в местах насыпи с некачественным уплотнением при пересечении канала с коллекторами в результате возникно­вения контактной фильтрации.

При наполнении канала устанавливают особый контроль за его состоянием, расставляя наблюдателей через 0,5... 1 км. Необ­ходимо иметь аварийные бригады, машины, механизмы, в особо опасных местах — материалы для оперативного устранения по­вреждений или аварий. Интенсивность наполнения, по данным САНИИРИ, крупных каналов не должна превышать 0,15 м/сут. Это значение принято на основе опыта строительства Тюямуюнского магистрального канала и других данных.

Режим наполнения канала после ремонта является также ответственным периодом. При этом необходимо установить не­ прерывные наблюдения за состоянием канала и обеспечить по­степенную подачу расхода с незначительной волной, энергетиче­ские характеристики которой не опасны с точки зрения размыва дна и откосов канала или его одежды. Скорость волны при на­полнении канала должна быть в 2...3 раза меньше допускаемой скорости воды при равномерном режиме, в противном случае могут возникнуть нежелательные явления, приводящие к недо пустимым деформациям откосов и дна канала. По мере его наполнения расходы увеличивают. При этом постоянно открыва* ют отверстия нижерасположенного перегораживающего соору­жения и выводят канал на расчетный эксплуатационный режим. В начальный период эксплуатации канала необходим усиленный режим наблюдения за фильтрацией из него, работой дренажных систем, а также всех гидротехнических сооружений на канале. Все деформации, характерные режимы течения, замеченные во время наполнения и в начальный период эксплуатации, тщатель­но фиксируют в специальном журнале с указанием места, вре­мени, характера повреждения или дефекта и его зарисовкой.

Режим опорожнения менее опасен для размывов дна и от­косов канала, рассчитанного на равномерный режим в обычных эксплуатационных условиях. Однако при резком снижении уров­ней воды в канале фильтрационный поток направляется к отко­су, вызывая дополнительное гидродинамическое давление на грунт. В этом случае могут возникнуть потеря устойчивости от­коса и его обрушение. Если откос будет иметь одежду без дре­нирующих устройств, то фильтрационный поток может выдавить плиты крепления.

Максимальные скорости снижения уровня воды в канале определяют каждый раз для конкретных условий в зависимо­сти от геологического строения и конструкции одежды канала. Ориентировочно их можно найти по таблице 5.1 [50].