Трассирование каналов

Задача трассирования, т. е. разбив­ка оси канала на местности состоит в том, чтобы, исходя из приня­тых и допустимых уклонов и скоростей течения, выбранных в зави­симости от назначения канала, откосов русла и радиусов закругле­ний, провести между двумя заданными пунктами канал с заданной пропускной способностью при минимальной его стоимости.

Вначале намечают трассу канала на плане местности в горизонталях. Исходным вариантом трассы может быть прямая линия между заданными пунктами, например А и В (рис. 26.9), или линия заданного укло­на. Рассматривая продоль­ный профиль по этой трас­се, можно видеть трудные ее участки. Так, в зоне С по­лучают глубокие выемки (свыше 30 м, на практике встречаются и более  глубокие выемки, хотя они и нежелательны), в пункте Е необходимо пе­ресечь железную дорогу, в D и Р - реку или овраг.

Следующим этапом трассирования будут поиски более благо­приятных вариантов. Так, путем технико-экономического сравнения вариантов участка в выемке или туннеле, или в обход с мень­шими выемками ( или ) можно выбрать наи­более выгодную трассу в зоне С. Аналогично варианты могут быть рассмотрены в зоне D, где трасса канала пересекает долину реки: сначала канал идет в насыпи, а затем по мосту, который называют мостом-каналом или акведуком, а далее опять в насыпи. В узле Е трасса канала под острым углом пересекает железную дорогу. Здесь надо решить, что выгоднее: провести железную дорогу над каналом то мосту,

 Рис.   26.9   План    и    продольный  профиль по трассе канала

для чего надо поднять железнодорожное полот­но, или под каналом в выемке.

На некоторых участках геологические условия могут оказаться тяжелыми. Следует, если это возможно и выгодно, обойти районы выхода скалы, избегать трассы в зонах тектонических нарушений,по крутым и оползневым склонам, в сильно водопроницаемых породах, по заболоченным районам, в зонах   плывунов,   просадочных грунтов. По геологическим и топографическим  условиям   может оказаться выгодным на отдельных участках заменить канал лот­ком, туннелем или трубопроводом.

Воздействие канала на окружающую среду может существенно повлиять на выбор варианта трассы. В частности, следует стремить­ся к тому, чтобы, из хозяйственного оборота изымалось как можно меньше ценных земель и предотвращался подъем грунтовых вод и подтопление земель вдоль канала. Действительно наличие отва­лов, дренажей, защитных лесопосадок вдоль канала определяет от­чуждение значительных площадей земельных угодий. При строительстве новых каналов часто наблюдается подтопление, заболачи­вание или засоление ниже расположенных угодий. Если позволяют условия командования, то предпочтительнее выбирать варианты трассы, проходящие не по водоразделам, а по малоценным заболоченным пойменным землям, слабо используемым в сельскохозяй­ственном производстве. В этом случае удается назначить уровни наполнения канала примерно на уровне стояния грунтовых вод в пойме реки. Каналы, выполненные с соблюдением указанных ус­ловий, оказываются обычно и более экономичными.

Изменение условий питания грунтовых вод и подрезка склонов балок и оврагов при сооружении канала может привести к возник­новению оползней по трассе (что, например, имело место на трас­се канала Иртыш - Караганда). Это приводит к резкому возраста­нию стоимости канала.

Строительно-производственные условия, в частности способ вы­емки грунта, также влияют на выбор трассы канала. Выемка грун­та может осуществляться:

1) механическим путем;

2) гидромеха­ническим;

3) взрывным способом;

4) саморазмывом.

Наиболее распространен в настоящее время ввиду своей универсальности механический способ, при котором профиль канала разрабатыва­ется с помощью крупных землеройных механизмов, таких, как шагающие экскаваторы, драглайны и др. Применение высокопро­изводительного и экономичного способа разработки профиля кана­ла методами гидромеханизации обычно осуществляется на низин­ных участках трассы, лежащих в поймах рек, и редко на водоразделах, так как в последнем случае требуется проведение     дорогостоящих и длительных по времени подготовительных работ.

Взрывной способ выработки профиля  канала применяют   на участках, имеющих выходы скальных пород или в зимних суровых условиях (канал Иртыш - Караганда, где глубина   промерзания достигла 2-3 м). В условиях труднодоступной местности взрывной способ прокладки канала на полный профиль оказывается иногда экономичным и при прохождении трассы в  мягких грунтах. При методе саморазмыва вначале с помощью землеройных механизмов по трассе канала прокладывают пионерный канал, площадь сечения которого во много раз меньше площади сечения   проектного профиля.

Затем по пионерному каналу пропускают воду, которая  размывает ложе канала и выносит продукты размыва.   Разработанные варианты сравнивают  по их технико-экономическим показателям и выбирают оптимальный. Трассу выбранного варианта разбивают на местности, где она уточняется, после чего окончательно закрепляют.

Трасса канала (ось его в плане) обычно состоит из прямых и криволинейных участков. Последние не следует делать малыми радиусами в плане, так как это ведет к излишним потерям напора, местным увеличениям скоростей течения, а зимой - к ледовым за­торам. Минимальный радиус изгибов трассы энергетических кана­лов  (м) определяют зависимостью:

             (26.13)

 где - средняя скорость течения; - площадь живого сечения.

Кроме того, следует соблюдать условие , где b- шири­на канала по дну.

Во избежание заторов льда или шуги нужно, чтобы при угле поворота трассы и при .