Каналы. Безнапорные водопроводные каналы

Вся библиотека >>>

Содержание книги >>>

Книги по строительству и ремонту

Водоснабжение

Быт. Хозяйство. Строительство.Техника

§ 50. Безнапорные водопроводные каналы

Открытые каналы. Открытые водопроводные каналы по своемуустройству и методам расчета весьма близки к каналам оросительных систем.

Трассу канала выбирают на основании данных топографическихи геологических изысканий. Канал должен иметь по возможности равномерныйуклон на всей длине. Величина уклона, непосредственно связанная со скоростьюдвижения воды в канале, лимитируется целым рядом условий. Слишком малыеуклоны и, следовательно, малые скорости приводят (при заданном расходе) кувеличению площади поперечного сечения канала и тем самым к увеличению егостроительной стоимости. Кроме того, при малых скоростях может происходить заилениеи зарастание канала. Слишком большие уклоны могут вызвать возрастаниескоростей до пределов, опасных в отношении размыва канала.

Верхние пределы расчетной скорости движения воды в каналезависят от характера грунтов, в которых проходит канал, наличия и характеракреплений или одежды стенок и дна канала. В каналах без облицовки раечетнаяскорость обычно близка к 0,6—0,7 м/с. В облицованных каналах скоростьзначительно выше и составляет 1,5—2 м/с и более.

Поперечное сечение канала чаще всего имеет трапецеидальнуюформу; лишь иногда в (скальных грунтах) ему придают форму прямоугольника.Коэффициент откосов (отношение заложения к высоте) канала трапецеидальногосечения зависит от характера грунта, а также от наличия и способа крепленияоткосов. Обычно коэффициент откосов принимают в пределах от 1,5 до 3.

Чтобы выдержать заданный продольный уклон канала, егоприходится прокладывать на отдельных участках в зависимости от рельефаместности в выемке, на нулевых отметках (с частичным обвалованием) или даже внасыпи.

Строить канал без облицовки его стенок и дна можно тольков плотных слабопроницаемых грунтах, где потери воды на фильтрациюотносительно невелики.

Облицовка каналов устраивается в целях сниженияфильтрационных потерь, предохранения их от размыва и оползания откосов,снижения шероховатости поверхности их стенок, а также предотвращениязарастания канала водной растительностью. В отдельных случаях облицовка можетслужить для защиты канала от поступления в него загрязненных почвенных вод.

В водопроводных каналах применяют следующие видыоблицовок: гравийные отсыпки; мощение; битумное покрытие; глинистые экраны;бетонные и железобетонные покрытия.

Два первых типа одежды служат в основном для защитыоткосов каналов от размыва и обрушения, остальные — для борьбы с фильтрацией.

На III.65, а показан поперечный профиль канала СеверскийДонец — Донбасс на участке с облицовкой железобетонными плитами, а на III.65,б — на участке с креплением стенок щебнем.

Для снижения стоимости строительства водопроводныхоткрытых каналов их обычно устраивают в одну линию.

При строительстве канала и для обеспечения его нормальнойэксплуатации на нем требуется устройство ряда сооружений.

Пересечение каналом пониженных мест трассы, оврагов, рек,а также дорог осуществляется при помощи дюкеров, представляющих собой напорныегравитационные водоводы из железобетонных или металлических труб. Их обычноукладывают в две параллельные линии (это увеличивает надежность работы). Вотношении характера работы и методов гидравлического расчета эти дюкерыаналогичны дюкерам, широко применяемым в системах канализации. В оголовкахдюкеров устанавливают приспособления для выключения отдельных линий дюкеровпри ремонте и прочистке, а в верхней камере устанавливают соро-удерживающуюрешетку.

 В отдельных случаях переход канала через реки и оврагиосуществляется в виде мостов — акведуков.

На канале через некоторые расстояния устанавливаютперегораживающие сооружения, позволяющие не только выключать отдельныеучастки его на ремонт (и даже полностью закрывать канал), но и регулироватьуровень воды в нем по мере необходимости (например, обеспечивать подпор вусловиях зимнего режима).

Выше каждого перегораживающего сооружения должен бытьустроен автоматически действующий водосброс для предохранения вышележащихучастков канала от переполнения.

В местах резкого изменения отметок местности по трассеканала устраивают перепады или быстротоки.

Весьма часто (например, при пересечении каналомводораздела) рельеф местности вызывает необходимость устройства канала внесколько ступеней с местными подъемами воды насосами. Такой характер имеет,например, продольный профиль канала Северский Донец — Донбасс (III.66).

Насосные станции на каналах значительно отличаются отобычных водопроводных насосных станций. В ряде случаев эти станции должныподнимать весьма большое количество воды на относительно малую высоту(«перевальные» станции). В них широко используются осевые центробежныенасосы. На III.67 показан схематически продольный разрез такой «перевальной»станции, построенной на канале Днепр — Кривой Рог. Станция рассчитана наподъем воды в количестве около 35 м3/с на высоту до 4,5 м.

Как  уже  было  сказано,  водопроводные  каналы,особенно   длинные, прокладывают обычно в одну линию в целях снижения ихстроительной стоимости. В этих условиях бесперебойное снабжение водой объектаможет быть обеспечено лишь при наличии в конце канала резервных емкостейобъемом, достаточным для удовлетворения потребностей объекта на время,необходимое для ремонта или ликвидации аварии на канале. В качестве такойемкости все чаще используются водохранилища, образуемые плотинами на реках иручьях, пересекаемых каналом. Во многих каналах значительная часть их общейдлины приходится на водохранилища. Устройство водохранилищ на каналепозволяет в ряде случаев намного уменьшить объем работ по строительствусамого канала. Водохранилища используются не только как резервные емкости, ноодновременно и как осадочные бассейны, эадерживающие взвешенные вещества,которые содержатся  в подаваемой воде.

Закрытые каналы. Закрытые безнапорные каналы используютсядля подачи чистой природной или уже очищенной воды.

По конструктивному оформлению и условиям гидравлической работыводопроводные закрытые каналы весьма близки к коллекторам канализации.  

Раньше закрытые каналы почти всегда строили из кирпича; внастоящее время их выполняют в основном из бетона или железобетона.Железобетонные каналы бетонируются на месте или монтируются из сборныхэлементов.

Форма поперечного сечения закрытых безнапорных каналоввесьма разнообразна (III.68); наиболее часто применяются каналы овоидальной,лотковой и круглой формы. В зарубежной практике весьма распространенаподковообразная форма поперечного сечения закрытых каналов. Форма сечениядолжна обеспечивать хорошие гидравлические характеристики канала и хорошееего сопротивление давлению грунта на участках, где он проходит в земле.

Расчетная степень наполнения каналов (отношение глубиныпотока воды к высоте канала) принимается обычно в пределах от 0,75 до 0,9.Так как каналы рассматриваемого типа не рассчитываются на напорный режим работы(т. е. на разрывающие усилия от внутреннего давления воды), то установленнаястепень наполнения должна гарантировать невозможность образования в каналеподпора.

На безнапорных закрытых каналах (так же как и на открытых)для перехода оврагов, рек и долин устраивают дюкеры (участки напорныхсамотечных линий) и в отдельных случаях мосты — акведуки. Кроме того, этиканалы также оборудуются перегораживающими сооружениями и сооружениями длясброса воды в целях предохранения канала от переполнения. При пересечениибезнапорными закрытыми каналами возвышенностей широко используются туннели.