|
Различают три вида потерь воды из каналов: 1) на испарение в атмосферу,
2) на фильтрацию в грунт, 3) на фильтрацию через гидротехнические
сооружения на каналах. Последний вид потерь незначителен и при всех
расчетах его обычно не учитывают.
Потери на испарение измеряют слоем
воды, испаряющейся со всей площади зеркала воды в канале. В зависимости
от климатических условий эти потери составляют от 300 до 800 мм
в год.
Наибольшими являются потери воды на фильтрацию в грунт ложа
канала. В оросительных каналах эти потери могут достигать 50-60
% полезного расхода воды. Такие значительные потери роды удорожают
строительство каналов из-за необходимости делать их большего сечения
(с целью доставки потребителю требуемого количества воды) и значительно
увеличивают эксплуатационные расходы по каналам, питающимся при
помощи насосных станций.
Основное значение в явлении фильтрации
воды в грунт имеют геологические и гидрогеологические условия. Имеется
несколько теоретических решений для определения расхода фильтрации
воды из канала в разных случаях (работы Н. Н. Павловского, В. В.
Ведерникова, В. И. Аравина и др.). Существуют также эмпирические
формулы, например, формулы А. Н. Костякова для оросительных каналов.
В них потери воды на 1 км длины канала а даются в процентах от расхода
Q протекающей в нем воды (м3/с):
в легкопроницаемых грунтах |
, |
(11.2) |
в среднепроницаемых грунтах |
, |
(11.3) |
в тяжелых малопроницаемых грунтах |
, |
(11.4) |
Как показывает опыт эксплуатации, средние значения потерь воды при среднепроницаемых грунтах изменяются от 0,2-0,5 % для каналов с расходом воды 20-100 м3/с до 3-4 % для каналов с расходом воды 1-50 м3/с.
Фильтрация воды из каналов со временем обычно уменьшается в результате естественного кольматажа. Так, например, на Каракумском канале через 6 лет его эксплуатации потери воды с 0,41 мз/c уменьшились до 0,2 м3/с на 1 км длины канала.
Для уменьшения фильтрации воды принимают меры по повышению водонепроницаемости грунтов ложа каналов. Наиболее эффективные способы - кольматаж и механическое уплотнение.
Кольматаж представляет собой процесс заполнения пор грунта ложа канала мелкими частицами грунта, искусственно вводимыми в воду канала.
Механическое уплотнение предварительно разрыхляемого грунта ложа канала производят главным образом укаткой и трамбованием различными машинами.
Более надежные результаты в борьбе с фильтрацией воды и размывом ложа каналов достигаются применением различного рода одежд откосов и дна каналов.
Противофильтрационные одежды представляют собой слои (толщиной 0,5-1,0 м) глины, суглинка и реже хорошо разложившегося торфа, уложенные в виде экранов по откосами дну каналов. Для защиты от механических повреждений и температурных влияний экраны покрывают защитным слоем (рис. 11.4). Если фильтруют только откосы канала (дамбы), то экраны могут быть заменены ядрами, аналогичными ядрам земляных плотин.
Одежды для защиты от размыва откосов, а в некоторых случаях и дна канала выполняют в виде каменного мощения, каменной укладки или наброски, бетонных или железобетонных плит.
Каменные одежды укладывают
на подготовку в виде слоя гравия или щебня толщиной 15-20 см. Если
ложе канала сложено мелкозернистыми песчаными грунтами, частицы
которых могут вымываться при волнении через каменную одежду, то
под ней обязательно устраивают обратный фильтр из двух или трех
слоев материала различной крупности.
Бетонные одежды толщиной 8-20 см (монолитные и сборные) наиболее универсальны, так как они обеспечивают водонепроницаемость канала, защищают его ложе от размыва, увеличивают пропускную способность, уменьшая шероховатость откосов и дна (рис. 11.5). Вместе с тем они позволяют полностью механизировать строительные работы и относительно недороги.
Этими же качествами обладают железобетонные одежды (монолитные и сборные), но их как более прочные прит меняют обычно при деформирующихся грунтах ложа канала.
Универсальны также асфальтобетонные одежды толщиной 5-8 см; по сравнению с бетонными они обладают большей водонепроницаемостью и гибкостью, но иногда пробиваются развивающейся под ними растительностью.
В последнее время начали применять экраны из пластических материалов в виде пленок толщиной 0,2-0,3 мм (из винипласта, полиэтилена и др.). Такие пленки для защиты их от механических повреждений покрывают слоем грунта. Однако опыт применения пластических материалов пока еще небольшой.
Водонепроницаемые одежды ложа каналов испытывают значительные давления от грунтовых вод при стоянии их выше уровня воды в канале и при быстром снижении уровня воды в нем; зимой одежды могут повреждаться от пучения увлажненных глинистых грунтов. Для борьбы с этими явлениями под одеждами устраивают дренаж в виде дренирующего слоя или дрен с выпусками воды из них в понижения местности.
|
|