Методы регулирования местной эрозии

Борьба с местными размывами берегов и дна при помощи постоянных сооружений ве­дется двумя методами:

1) уменьшением размывающей силы потока путем отклонения струй от зоны размыва;

2) повышением сопро­тивляемости русла в зоне размыва. Последнее достигается покры­тием размываемых участков защитными одеждами.

Отклонение струй от берега может быть произведено продоль­ными или поперечными сооружениями. При первом способе про­дольная дамба (рис. 29.10, а) одним концом (корнем) Aзаделывает­ся в берег (на 3-10 м), другим В (головой или оголовком) сво­бодно заканчивается в реке. Дамба в плане имеет плавное криво­линейное очертание и несколько возвышается над уровнем воды, при котором по расчету она должна оказывать свое действие. Между дамбой и берегом, а также несколько ниже по течению соз­дается вращательное движение воды вокруг вертикальной (или наклонной) оси.

Вследствие значительной потери энергии на вра­щение водоворота и изменения направления струй скорость тече­ния воды у берега за дамбой и несколько ниже по течению умень­шается. Размыв берега прекращается, и в пазухе между дамбой и берегом происходит отложение наносов. Для увеличения прочно­сти и устойчивости продольной дамбы и повышения   интенсивности отложения наносов в пазухе во время паводков, когда дамба 1 обычно затопляется, устраивают траверсы (СD на рис. 29.10, а), связывающие дамбу с берегом.

Рис. 29.10 Защита берега:
а - струенаправляющей  дамбой;   1 - стержень  до  регулирования;  2 - то  же,   после регулирования; б - полузапрудами

При защите берега поперечными сооружениями (рис. 29.10,б), называемыми полузапрудами или шпорами, последние располага­ют так, чтобы головы их А лежали на плавной кривой в плане, кор­ни полузапруд заделывают в берега. Действие полузапруды выражается в том, что поток, сжатый ею, отклоняется от берега и за­тем снова приближается к нему в точке D. В зоне АВD образуются водовороты, поглощающие часть энергии потока и увлекающие в нее часть донных наносов, размыв берега на участке ВD прекращается. Следующую по течению полузапруду располагают не­сколько выше точки D (в запас).

Положение точки D и, следовательно, расстояние между запру­дами определяют углом растекания потока , примерно равным 5-15° (в среднем 7-8°). Расстояние между полузапрудами при­нимают от 3 до 4 их длин. Практически расстояние ВDследует определять наблюдениями над ранее построенными сооружениями в аналогичных условиях или над специальными опытными дамба­ми, а также путем проведения гидравлических опытов на моделях. Вместо устройства полузапруд можно получить аналогичный эф­фект сквозными сооружениями, располагаемыми у берегов.

Методы регулирования местной эрозии русла путем воздейст­вия на поперечную циркуляцию потока были предложены А. И. Лосиевским и М. В. Потаповым. Метод А. И. Лосиевского заключа­ется в воздействии на донные течения стенками, устанавливаемы­ми на дне реки под углом 15-25° к течению и представляющим собой донные водосливы высотой над дном около 0,5-0,8 глубины потока (рис. 29.11), причем гребень такого водослива

 Рис.   29.11   Схема  действия  наносоуправляющей   стенки   А. И. Лосиевcкого

снижается от корня А к голове стенки В. Благодаря этой «наносоуправляющей» стенке поверхностные струи отклоняются вправо (рис. 29.11) по течению, а донные идут влево. Непосредственно за стенкой дон­ные струи вовлекаются в винтовое движение, образуемое за водосливом и направленное вдоль стенки к левому берегу. В резуль­тате частицы наносов ниже стенки выносятся к левому берегу в зону АС, глубины у стрежня увеличиваются. Опыт применения ме­тода А. И. Лосиевского на ряде перекатов р. Оки, Волги и других оказался эффективным и привел к увеличению судоходных глу­бин.

Метод М. В. Потапова заклю­чается в воздействии на режим поперечной циркуляции струй особыми направляющими щита­ми - плавучими или стационар­ными, поверхностными или дон­ными с тем, чтобы изменить ее ха­рактер или вызвать ее там, где она будет полезной для борьбы с размывом русла или отложениями наносов.

Сущность действия  щитов М.  В. Потапова можно видеть из рис. 29.12, а. Если в прямоугольном русле с параллельнострунным

 Рис. 29.12 Щиты М. В.Потапова: а - возбуждение поперечной циркуляции щитами; б - простейшая конструкция щита; в - сегментные щиты

потоком поставить на плаву вертикальные щиты, наклоненные в плане под некоторым углом к оси потока, а на дне установить ана­логичные щиты, но направленные в другую сторону, то в русле бу­дет создано винтовое движение (поперечная циркуляция). Так как поверхностные струи на рис. 29.12, а направлены к правому бере­гу, то у этого берега вскоре образуются углубление и размыв, а у левого - намыв, отложение наносов. Для достижения того же эф­фекта достаточно одних поверхностных (плавучих) или одних дон­ных щитов, первые на практике удобнее. Простейшая их конструк­ция показана на рис. 29.12, б, более сложные системы полых щитов, имеющих в плане форму сегментов (рис. 29.12,в), выполняют­ся из стали и при помощи балласта опускаются на желаемую глу­бину, на плаву под нужным углом к потоку они удерживаются тросами.

При помощи щитов М. В. Потапова можно защищать размы­ваемые участки берега, устанавливая щиты так, чтобы поверхност­ные струи направлялись к неразмываемому берегу, г донные - к размываемому, у которого будут накапливаться отложения. При помощи щитов можно также смывать отложения в местах, где они скопились и нежелательны (например, вблизи водозаборных уст­ройств), для чего к этим местам должны направляться поверхност­ные струи потока.