Открытые каналы. Классификация каналов. Особенности строительства. Выбор строительной техники для производства

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

Трассу канала выбирают на основании данных топографических и геологических изысканий. Канал должен иметь по возможности равномерный уклон на всей длине. Величина уклона, непосредственно связанная со скоростью движения воды в канале, лимитируется целым рядом условий. Слишком малые уклоны и, следовательно, малые скорости приводят (при заданном расходе) к увеличению площади поперечного сечения канала и тем самым к увеличению его строительной стоимости. Кроме того, при малых скоростях может происходить заиление и зарастание канала. Слишком большие уклоны могут вызвать возрастание скоростей до пределов, опасных в отношении размыва канала [4].

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

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

Чтобы выдержать заданный продольный уклон канала, его приходится прокладывать на отдельных участках в зависимости от рельефа местности в выемке, на нулевых отметках (с частичным обвалованием) или даже в насыпи.

Строить канал без облицовки его стенок и дна можно только в плотных слабопроницаемых грунтах, где потери воды на фильтрацию относительно невелики.

Облицовка каналов устраивается в целях снижения фильтрационных потерь, предохранения их от размыва и оползания откосов, снижения шероховатости поверхности их стенок, а также предотвращения зарастания канала водной растительностью. В отдельных случаях облицовка может служить для защиты канала от поступления в него загрязненных почвенных вод [4].

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

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

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

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

Пересечение каналом пониженных мест трассы, оврагов, рек, а также дорог осуществляется при помощи дюкеров, представляющих собой напорные гравитационные водоводы из железобетонных или металлических труб. Их обычно укладывают в две параллельные линии (это увеличивает надежность работы). В отношении характера работы и методов гидравлического расчета эти дюкеры аналогичны дюкерам, широко применяемым в системах канализации. В оголовках дюкеров устанавливают приспособления для выключения отдельных линий дюкеров при ремонте и прочистке, а в верхней камере устанавливают сороудерживающую решетку [4].

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

На канале через некоторые расстояния устанавливают перегораживающие сооружения, позволяющие не только выключать отдельные участки его на ремонт (и даже полностью закрывать канал), но и регулировать уровень воды в нем по мере необходимости (например, обеспечивать подпор в условиях зимнего режима).

Выше каждого перегораживающего сооружения должен быть устроен автоматически действующий водосброс для предохранения вышележащих участков канала от переполнения.

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

Весьма часто (например, при пересечении каналом водораздела) рельеф местности вызывает необходимость устройства канала в несколько ступеней с местными подъемами воды насосами. Такой характер имеет, например, продольный профиль канала Северский Донец — Донбасс [5].

Насосные станции на каналах значительно отличаются от обычных водопроводных насосных станций. В ряде случаев эти станции должны поднимать весьма большое количество воды на относительно малую высоту («перевальные» станции). В них широко используются осевые центробежные насосы. На показан схематически продольный разрез такой «перевальной» станции, построенной на канале Днепр — Кривой Рог. Станция рассчитана на подъем 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 их строительной стоимости. В этих условиях бесперебойное снабжение водой объекта может быть обеспечено лишь при наличии в конце канала резервных емкостей объемом, достаточным для удовлетворения потребностей объекта на время, необходимое для ремонта или ликвидации аварии на канале. В качестве такой емкости все чаще используются водохранилища, образуемые плотинами на реках и ручьях, пересекаемых каналом. Во многих каналах значительная часть их общей длины приходится на водохранилища. Устройство водохранилищ на канале позволяет в ряде случаев намного уменьшить объем работ по строительству самого канала. Водохранилища используются не только как резервные емкости, но одновременно и как осадочные бассейны, эадерживающие взвешенные вещества, которые содержатся в подаваемой воде [5].