Борьба с селевыми потоками
Сель- внезапно возникающий поток, представляющий собой смесь из воды, частиц и обломков горных пород, а также глинисто-коллоидных частиц. Наибольшее число случаев схода селевых потоков наблюдают на Северном Кавказе, в Забайкалье, на Камчатке и Сахалине, на Кольском полуострове, на севере Сибири и Дальнего Востока, на Полярном Урале и др. Сели представляют большую опасность для жизни людей и животных, они до основания могут разрушить любое жилье, инженерные объекты, полностью уничтожить посевы на сельскохозяйственных угодьях, а также на долгие годы вывести земли из оборота. Наибольший ущерб сели наносят автомобильным и железным дорогам, расположенным в селеопасных районах.
Селевые потоки имеют следующие особенности: внезапность возникновения, кратковременность действия, огромную разрушительную силу, способность останавливаться в пределах конуса выноса. Фронтальная часть селевого потока движется в виде отдельной волны. Селевые потоки подразделяют на два основных вида: структурные (связные) и турбулентные (несвязные).
Структурные селевые потокипредставляют собой смесь мелкозернистых глинисто-коллоидных частиц и более крупных включений, вплоть до крупноразмерных камней, а также воды. Твердыевключения составляют до 80 % по массе, в том числе глинисто-коллоидные частицы до 10 %; вода - не более 20 %. Селевая смесь такого состава внешне представляет собой бетонообразную среду, которая во время движения и после остановки не распадается на составные части, а как бы медленно застывает и останавливается даже на наклонных поверхностях. Плотность этой смеси меняется от 1700 до 2300 кг/м3.
Турбулентные селевые потоки содержат менее 80 % по массе твердой составляющей, менее 5 % глинисто-коллоидных частиц и более чем 20 % воды. При таком соотношении компонентов эти потоки имеют турбулентный режим течения и представляют собой в отличие от структурных селей механическую смесь воды и наносов. При выходе на участки русла с малыми уклонами они распадаются на составляющие части. Плотность турбулентных селей от 1300 до 1700 кг/м3.
Параметры движения селей прогнозируют с учетом временного и пространственного факторов. Временное прогнозирование предусматривает масштаб прогнозируемого времени; можно выполнить как краткосрочное, так и долгосрочное прогнозирование.
Селеносные речные бассейны обычно сложены легкоразрушающимися осадочными породами - мергелями, сланцами, известняками, доломитами, песчаниками. Формированию селевых потоков способствуют сильная расчлененность рельефа водосбора, расположение верховьев водотоков выше верхней границы леса, процессы активного выветривания, наличие продуктов разрушения горных пород в эрозионных врезах, различные виды гравитационных процессов (камнепады, обвалы, оползни), сейсмические сдвиги, вулканические извержения, сопровождаемые сильными дождями или интенсивным снеготаянием. Известны многочисленные случаи зарождения селей при прорывах стихийно образовавшихся в русле земляных или каменных запруд - завалов.
Противоселевая защита обеспечивается активными и пассивными мероприятиями.
Активные мероприятия,как правило, являются профилактическими и предусматривают сохранение леса на водосборе реки-селеноса; регулирование вырубки леса; запрещение или ограничение выпаса скота на эрозионно опасных склонах; регулирование стока; замедление таяния снега; спуск ледниковых и подпрудных озер; агромелиоративные мероприятия и т. п.
Под пассивными мероприятиямипонимают возведение специальных гидротехнических сооружений, защищающих тот илииной объект от непосредственного воздействия селя. К этим мероприятиям относят строительство сквозных и сплошных барражей (барраж - (от франц. barrage - заграждение) - естественное или искусственное заграждение, препятствующее течению водного потока; грунтовых, бетонных и каменно-набросных плотин; селерегулирующих сооружений (селепропускных-селеспусков, селеотводов; селенаправляющих- дамб, подпорных стенок; селесбросных- порогов, запруд, перепадов; селеотстойных- каналов; селеделительных- полузапруд, бун, шпор); селезадерживающих глухих (селезаградителей, тросовых селерезов, щелевых запруд); селезадерживающих с отверстиями; селетрансформирующих, т. е. осуществляющих разжижение селя (плотины с отверстиями, площадки с подачей воды через отверстия в горизонтальной плите; трубопроводы для передачи воды из водохранилища в селевой поток).
Селерегулирующие сооружения позволяют пропускать сель в обход защищаемого объекта, над или под ним (под оросительным каналом и пр.), селенаправляющие сооружения устраивают для пропуска селя вдоль защищаемого объекта, селеотстойные сооружения - перед защитными дамбами и подпорными стенками.
Селеделительные сооружения позволяют задерживать крупные и пропускать мелкие фракции селевого потока. Их используют как временные защитные сооружения при строительстве дамб, каналов, мостов и т. д. Делают их из толстых тросов в виде одной или двух сеток, заанкеренных по обеим сторонам реки.
Глухие селезадерживающие сооружения полностью задерживают селевой поток и образуют селехранилища. Плотины с отверстиями задерживают крупные камни и пропускают остальную массу, превращая селевой поток в менее опасный водный. Как правило, их возводят из железобетона.
Селетрансформирующие сооружения позволяют с помощью подачи потока из водохранилища по каналам или трубопроводам разжижать сель.
Рассмотрим несколько примеров гидротехнических сооружений для борьбы с селевыми потоками. Глухое селезадерживающее сооружение - плотина селехранилища показана на рис.4.4.2. Водосбросом служит туннель, выполненный в скальном береговом массиве в обход плотины. Бытовые расходы (полезные попуски) пропускают через туннель. При прохождении селевых потоков с большими расходами уровень в верхнем бьефе селехранилища повышается и перед плотиной формируется зона подпора, в которой и задерживаются крупнозернистые включения. По мере завала наносами нижней части селехранилища его наносозадерживающая способность уменьшается. Следующую зону селехранилища включают в работу, прикрыв нижнюю голову туннеля; в работу вступает входной портал, расположенный выше. При полном заполнении селехранилища плотину наращивают или строят новое селехранилище.
Рис. 4.4.2. Каменно-набросная плотина и водосброс гидроузла селехранилища:
1- каменно-набросная плотина; 2- галерея водосброса: 3 - входные оголовки водосброса; 4 - концевая часть водосброса; ФПУ- форсированный подпертый уровень
Такие сооружения относительно дороги, поэтому для задержания и переформирования селевых потоков могут быть применены сквозные конструкции, например селеуловитель М. С. Гагошидзе, представляющий собой жесткую решетку из железобетонных стоек и ригелей (рис.4.4.3,а). Размеры клеток: по глубине потока и ширине - 2...4 м, по длине - 4...8 м. Обычно поток течет между стоек, которые не оказывают существенного сопротивления. При прохождении селя значительная часть элементов сквозной преграды оказывается в потоке и перед сооружением формируется зона подпора, в которой и задерживаются крупные включения селевого потока.
Сквозную конструкцию, показанную на рис.4.4.4, б, собирают из одного типоразмера железобетонных балок, имеющих на концах отверстия. Этими отверстиями балки надевают на трубы. Поскольку на одни и те же трубы надевают балки разных направлений, то вся конструкция получается сквозной.
Обе эти конструкции удовлетворительно задерживают наиболее крупные включения селевых потоков, однако могут быть разрушены быстродвижущимся фронтом связных селевых потоков. Поэтому М. С. Гагошидзе для защиты от связных потоков сквозных сооружений предложил делать тросовые конструкции селереза и селезаграждения, которые рекомендуется устанавливать перед железобетонными конструкциями. Тросовая конструкция (сетка из тросов) эластична и в значительной мере смягчает первый удар селевого потока. Задержанный между двумя сетками объем камня является как бы буферным сооружением. При подъеме уровня селевой поток теряет скорость в зоне подпора, т. е. на подходе к сооружению. Имеются и другие конструкции селезадерживающих сооружений.
Рис. 4.4.4. Решетчатые (сквозные) селезадерживающие сооружения:
a - наклонный селеуловитель M. С. Гагошидзе; б-селеуловители конструкции ЗакНИГМИ (план);
1- колонны; 2 - горизонтальные ригели; 3- возможная достройка селеуловителя в перспективе;
4 -унифицированные железобетонные элементы; 5- стальные трубы
Для защиты от затопления селевым потоком или уже трансформированным в селехранилище потоком применяют селеотвод, располагаемый обычно ниже выхода речки из гор, в пределах конуса выноса. Обычные расходы воды направляют из множества русл по какому-то одному на конусе выноса, а также забирают в канал. На пути потока воды есть ограничивающие сооружения, и как только селевой поток с большими расходами подойдет к району этих сооружений, то ограничения в пропускной способности приведут к подъему уровней, прорыву оставленной грунтовой перемычки и к направлению селевого потока на место запланированной аккумуляции селевой массы. В качестве ограничивающих сооружений применяют специальные защитные дамбы, специальные (ловчие) селевые каналы или комбинацию канала и дамбы, которая при строительстве служит кавальером грунта. Канал рассчитывают из условия недопущения осаждения в нем селевых выносов; откос дамбы, в зависимости от скоростей течения и глубины селевого потока, может быть с креплением и без него. Концевой участок селеотводящего тракта делают из условия плавного растекания потока и предотвращения подпора уровня в канале осевшими наносами.
- Введение
- Глава 1. Инженерная мелиорация на современном этапе развития науки и общества
- 1.1.Природообустройство. Мелиорация как часть природообустройства.
- 1.2. Общие подходы к мелиорации земель
- 1.3. Понятие геосистемы. Природные и техногенные ландшафты
- 1.4. Цели, задачи, виды мелиорации
- 1.5. Потребность в различных мелиорациях по климатическим зонам. Водный баланс мелиорируемых территорий
- Водный баланс мелиорируемых территорий
- 1.6. Категории земель по назначению и правовому режиму. Мелиоративный режим
- 1.7. Нормативные документы в области природопользования. Основы проектирования гидротехнических мелиоративных сооружений
- 1.8. Изыскания при проектировании мелиоративных мероприятий
- 1.9. Основные гидрогеологические понятия и определения. Вода в горных породах. Фильтрация в грунтах
- 1.10. Условия питания, движения и дренирования подземных вод. Типы подземных вод. Режим подземных вод
- Глава 2. Осушительные мелиорации несельскохозяйственных земель
- Факторы подтопления и заболачивания территорий: естественные и искусственные. Обоснование необходимости осушения территорий. Норма осушения
- 2.2. Определение методов и способов осушения земель в зависимости от типа водного питания и водного баланса переувлажненных территорий
- Водный баланс переувлажненных земель
- 2.3. Осушительные системы. Ограждающая, регулирующая, проводящая сети
- Ограждающая сеть
- Проводящая сеть
- Регулирующая сеть
- Сооружения на осушительной сети.
- Устьевые сооружения
- 2.4. Закрытая осушительная система. Дренаж. Классификация дренажей. Конструкции дренажей. Общие системы дренажей. Местные дренажи
- Конструкции дренажа
- Общие системы дренажей
- Местные дренажи
- 2.5. Особенности мелиорации земель поселений.Ускорение отвода
- Ускорение отвода поверхностного стока
- Ограждение территории от притока поверхностных вод
- Понижение уровня грунтовых вод
- Искусственное повышение поверхности территории
- 2.6. Водопонижение при строительстве зданий и сооружений. Водоотвод. Водоотлив
- Учет возможных последствий подтопления территорий при проектировании гидротехнических сооружений
- Устройство дренажей гидротехнических сооружений
- Проектирование противофильтрационных элементов набережных
- 2.8. Мелиорация земель промышленности. Мелиорация земель добывающей промышленности. Осушение болот с целью добычи торфа. Мелиорация земель обрабатывающей промышленности
- Мелиорация земель добывающей промышленности
- Осушение болот с целью добычи торфа
- Мелиорация земель обрабатывающей промышленности
- 2.9. Мелиорация земель транспорта. Дренаж автомобильных дорог. Водоотвод и дренаж на аэродромах. Осушение территории порта
- Дренаж автомобильных дорог
- Водоотвод и дренаж на аэродромах
- Осушение территории порта
- 2.10. Мелиорация земель лесного фонда. Осушение лесных земель
- Глава 3. Мелиорация сельскохозяйственных земель
- 3.1. Мелиорация в сельском хозяйстве. Характеристика сельскохозяйственных земель России
- Характеристика сельскохозяйственных земель России
- 3.2.1.Осушительные мелиорации. Избыточно увлажненные минеральные земли
- 3.2.2. Требования сельскохозяйственного производства к водно-воздушному режиму почвы. Норма осушения сельскохозяйственных земель. Способы осушения
- Способы осушения
- 3.2.3. Осушение сельскохозяйственных земель открытым и закрытым способом. Условия применения. Кротовый и щелевой дренаж
- Кротовый и щелевой дренажи
- 3.3.Оросительные мелиорации
- 3.3.1.Режим орошения земель. Суммарное водопотребление. Оросительная норма
- 3.3.2. Поливные нормы и сроки поливов. Невегетационные и дополнительные поливы. Графики гидромодуля. Особенности режима орошения риса Поливные нормы и сроки поливов
- Невегетационные и дополнительные поливы
- Графики гидромодуля
- Особенности режима орошения риса
- 3.3.3. Способы и техника полива сельскохозяйственных культур. Поверхностный способ полива. Полив дождеванием. Типы дождевальных систем. Внутрипочвенный полив
- Поверхностный способ полива
- Временный ороситель; 2 -чеки; 3 -прораны; 4 – валики
- Полив дождеванием
- Внутрипочвенный способ полива
- 3.3.4. Оросительные системы, основные элементы. Проводящая и регулирующая оросительная сеть. Конструкции и расчет оросительной сети
- Проводящая оросительная сеть
- Регулирующая оросительная сеть
- Конструкции и расчет оросительной сети
- 3.3.5. Источники воды для орошения. Качество оросительной воды. Орошение поверхностными и подземными водами. Лиманное орошение. Орошение сточными водами
- Качество оросительной воды
- Орошение поверхностными и подземными водами
- Лиманное орошение
- Орошение сточными водами
- 3.3.6. Головные водозаборы. Типы водозаборов, особенности применения
- Типы бесплотинных водозаборов
- Плотинные водозаборы
- Водозаборы с насосной станцией
- 3.3.7. Отстойники на водозаборных сооружениях. Характеристики взвешенных наносов. Расчеты отстойников. Сороудерживающие решетки
- Характеристики взвешенных наносов
- Расчеты отстойников
- Сороудерживающие решетки
- 3.3.8. Дренаж на орошаемых землях. Мелиорация засоленных земель
- Мелиорация засоленных земель
- 3.4.Мелиорация в садово-парковом хозяйстве. Особенности мелиоративных мероприятий на малых площадях
- Орошение садовых и дачных участков
- Системы полива для садового участка
- Глава 4. Природоохранное обустройство территории
- 4.1. Защита земель от водной эрозии и оврагов
- Степень опасности наводнений
- 4.3. Борьба с размывами берегов рек, водохранилищ и морей
- 4.3.10. Стенки свайного типа:
- 4.4.Борьба с оползнями и селями Борьба с оползнями
- Борьба с селевыми потоками
- 4.5. Обводнение территорий. Потребность в обводнении
- 4.6. Охрана окружающей среды при проектировании и эксплуатации гидромелиоративных систем
- Зоны влияния мелиоративной системы
- Состав мероприятий по охране окружающей среды
- 4.7. Комплексное обустройство (мелиорация) водосборов
- Списоклитературы