6.8.2 Організація поверхневого водовідводу із територій при будівництві трубопроводів у гірських умовах

Інженерна підготовка територій схилів, косогорів та інше під будівництво магістральних трубопроводів передбачає влаштування відводу й стоку зливових та талих вод. Формування поверхневого стоку залежить від рельєфу місцевості, а величина водяного потоку стоку від площі водозбірного басейну. На територіях з складним перетнутим рельєфом, де чітко виражені тальвеги і вододіли, напрям стоку визначається головним тальвегом басейну. Як правило вздовж таких тальвегах розташовують головні колектори, а вододілами обмежують площу водозбору.

Поверхневі води на територіях поличок та повздовжніх схилах стікають в природні балки, природні тальвеги, русла і в понижені місця тим самим створюючи умови для ерозії ґрунтів, активізації зсувів, підвищення рівня ґрунтових вод та зменшення несучої здатності ґрунтів.

Організація поверхневого стоку із таких територій полягає у зборі та відводу грозових, дощових й талих вод за допомогою вертикального планування цих територій та відведення зібраної води за межі відведеної смуги. Для реалізації даних видів робіт використовують водовідведення закритого, відкритого та змішаного типів. На територіях із складними інженерно-геологічними умовами, як правило, використовують водовідведення відкритого типу. Воно призначене для перехоплення поверхневого стоку із підвищених місць за допомогою нагірних канав. Система нагірних канав створює так звану захисну мережу водовідведення. В даних випадках не можна допускати просочування води із укріплених лотків та переливання води через них.

Система водовідведення відкритого типу складається із лотків, кюветів, канав, русел струмків та малих річок, каналів. Недоліками системи є великі експлуатаційні витрати, оскільки потрібний безперервний нагляд за нею. Крім того, під час великих злив можливий розлив поверхневої води, тому на перетинах потоків необхідно використовувати перепускні конструкції, колектори та інше.

Система водовідведення змішаного типу має елементи закритої та відкритої систем. У перспективі вона повинна бути перебудована в закриту.

Геометричні розміри лотків, каналів, канав, труб водовідведень й колекторів проектують залежно від кількості опадів, їхнього розподілу в місяцях, вірогідності поповнення та відхилення від середньої норми. Весняні потоки води залежать від кількості снігу, площі водозбору, інтенсивності сніготанення й часу проходження потоку при тій або іншій пропускній здатності водовідвідних конструкцій. Для грозового відводу визначальними чинниками є площі збору води, кількість опадів, їх інтенсивність, фільтраційні властивості ґрунту. Межі площ збору стоку води визначають за планом місцевості в горизонталях із врахуванням проектів вертикального планування.

Водостічну мережу розраховують на величину дощового, грозового та зливового потоку. При великих площах басейнів (понад 1000 га) водовідвідну мережу перевіряють на об'єм весняного стоку від сніготанення. В розрахунок приймають більшу величину водяного потоку.

Розрахунковий потік дощових вод Q (у л/с) визначають згідно методики граничних інтенсивностей із врахуванням площі стоку Р, коефіцієнта стоку інтенсивності дощового періоду q₂₀, одноразового перевищення розрахункової інтенсивності р та інших параметрів. Розрахунок і проектування водостічних мереж виконують відповідно до вимог діючих БНіПів та інших документів.

Нагірні канави служать для перехоплення поверхневого водяного потоку на узгір'ї та відведення його в найближчі дощоприйомні лотки або штучні споруди. Поперечний перетин канав, як правило, трапецеїдальний. Розміри підбирають на основі гідравлічного розрахунку.

Максимальний повздовжній нахил нагірних канав назначають такої величини, при якій розмив ґрунту на даній території виключається. Мінімальний нахил не меншого 5%, а в окремих випадках не менше 3%, при цьому замулювання перетину канав не допускається. Якщо повздовжні нахили більше максимально допустимих величин, нагірні канави укріплюють шляхом обдернуванням обкладанням стінок бутовим каменем або бетонними плитами. Тип зміцнення залежить від величини повздовжніх нахилів канав (табл. 6.2).

Таблиця 6.2 – Залежність типу зміцнення від величини повздовжніх нахилів

Нагірні канави розраховують окремо для кожної ділянки на свою величину стоку водяного потоку. Величину зливового стоку води до канав визначають за формулою повного стоку

, (6.80)

де – інтенсивність дощу тривалістю одну годину, мм/хв;

– коефіцієнт приведення інтенсивності до дійсної тривалості для найбільш небезпечного розрахункового дощу;

F – площа водозбору, км².

Канави (нагірні, бічні) розраховують методом підбору (шляхом послідовного наближення). Знаючи одну із величин, наприклад, ширину канави b, визначають її глибину Н.

Кювети та канави (рис. 6.14) призначені для збору поверхневого стоку води із невеликих територій та відведення його в понижені місця або дощоприйомні колодязі.

При наявності водонепроникних ґрунтів та незадовільних умов поверхневого стоку кюветам й канавам додають трапецеїдальний перетин із шириною по дну (0,4–0,5) м, глибиною до (0,7– 0,8) м та крутизною відкосів 1:1,5. А при глибокому заляганні ґрунтових вод та наявності сухих місць то для забезпечення заданої швидкості стоку потоку води кювети й канави влаштовують трикутного перетину із глибиною (0,8–1,0) м.

а – кювет-резерв; б – канави; в – нагірні канави

Рисунок 6.14 – Конструкції лотків, кюветів та каналів для водовідведень

Такі ж кювети влаштовують в гравелистих, щебенистих або скельних породах, що легко піддаються процесу вивітрювання. Переповнювання канав та розливання води вздовж їхньої поверхні не допускаються.

Лотки водовідведень влаштовують трикутного, напівкруглого або трапецеїдального перетину. Висота наповнення лотка допускається на (4–5) см нижче за глибину лотка. Для дотримання цих умов необхідно організувати правильне скидання води в дощоприймальні колодязі, відстань між якими залежить від повздовжнього нахилу лотка.

На територіях із складним рельєфом, в яристій місцевості або на зсувних ділянках при великих нахилах території для відведення поверхневих вод влаштовують швидкотоки або багатоступінчаті перепади із водовідбійними колодязями або без них (рис. 6.15).

а – швидкоток; б – багатоступінчатий перепад; в – швидкоток із двома водовідбійними колодязями; г – швидкоток суміщений із перепадом; 1 – вхідна частина; 2 – лоток швидкотока; 3 – водовідбійна стінка; 4 – водовідбійний колодязь; 5 – ступені перепаду

Рисунок6.15 – Конструкції перепадів та швидко токів

Швидкотоки – штучні русла, нахил яких більше критичного, які влаштовують із монолітного бетону, збірних залізобетонних плит або каменя. Розміри поперечного перетину швидкотока (як правило, трапецеїдального або прямокутного) визначають на основі гідравлічного розрахунку.

Багатоступінчаті перепади без водовідбійних колодязів використовують в основному при великих нахилах балки, що дозволяють влаштовувати ступені необхідної довжини із нахилом, близьким до критичного. При нахилах, більше критичних, влаштовують перепади із водовідбійними колодязями, при цьому довжина ступеня повинна бути менше, ніж в перепадах без водовідбійних колодязів. Довжина і висота водовідбійного колодязя тим більше, чим більший нахил місцевості, тому при значних нахилах використання перепадів стає економічно недоцільним.