Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Самарская государственная сельскохозяйственная академия» Ю. С. Иралиева, О. А. Лавренникова ИНЖЕНЕРНОЕ ОБУСТРОЙСТВО ТЕРРИТОРИИ Учебное пособие Кинель 2018 1 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» УДК 378.147 ББК 74.58 И-77 Рецензенты: д-р с.-х. наук, профессор, заведующий кафедрой «Землеустройство, почвоведение и агрохимия» ФГБОУ ВО «Самарская государственная сельскохозяйственная академия» С. Н. Зудилин; д-р с.-х. наук, доцент кафедры «Землеустройство и кадастры» ФГБОУ ВО «Саратовский государственный аграрный университет им. Н. И. Вавилова» П. В. Тарасенко Иралиева, Ю. С. И-77 Инженерное обустройство территории : учебное пособие / Ю. С. Иралиева, О. А. Лавренникова. – Кинель : РИО СГСХА, 2018. – 177 с. ISBN 978-5-88575-511-5 В учебном пособии рассмотрены основные положения и понятия об инженерном обустройстве застроенных и незастроенных территорий. Приведена классификация объектов инженерного обустройства территории. Описаны основные этапы обустройства территории, включающие инженерную подготовку территории и ее благоустройство. Изложены положения по основным видам мелиорации – орошению и осушению, а так же агролесомелиорации. Даны основы проектирования, размещения и эксплуатации дорог, инженерных сетей и сооружений. Разделы 2-5 в учебном пособии относятся к инженерному обустройству незастроенных территорий; разделы 6-9 относятся к инженерному обустройству застроенных территорий. Учебное пособие предназначено для бакалавров, обучающихся по направлению подготовки 21.03.02 Землеустройство и кадастры. УДК 378.147 ББК 74.58 ISBN 978-5-88575-511-5 © Иралиева Ю. С., Лавренникова О. А., 2018 © ФГБОУ ВО Самарская ГСХА, 2018 2 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» ПРЕДИСЛОВИЕ Учебное пособие «Инженерное обустройство территории» разработано в соответствии с рабочей программой и учебным планом обучения бакалавров по направлению подготовки 21.03.02 Землеустройство и кадастры. Во всяком производстве, в том числе и сельском хозяйстве, большое значение имеют объекты инженерного обустройства территории. На эффективность производства существенное влияние оказывают состояние транспортной сети, водообеспеченность, электроэнергетика, газификация, связь, водоснабжение. Поэтому к размещению и строительству этих объектов необходимо подходить продуманно и обоснованно. Основной целью инженерного обустройства территорий является размещение инженерных объектов и сооружений производственной и социальной инфраструктуры для обеспечения производственных технологических процессов, транспортировки и переработки продукции. К этим объектам относятся: - внутрихозяйственные магистральные дороги и дорожные сооружения; - объекты мелиоративного строительства (осушения и орошения – пруды, водохранилища), трассы магистральных каналов, водозаборов, коллекторов; - объекты водоснабжения и обводнения, линий электропередач связи, газо- и продуктопроводов и других линейных инженерных сооружений; - лесомелиоративные и гидротехнические противоэрозионные объекты общехозяйственного назначения (лесные насаждения, гидротехнические сооружения). При инженерном обустройстве территории производится размещение таких объектов инженерного оборудования, которые оказывают существенное влияние на решение вопросов улучшения использования земельных угодий. Размещение таких объектов ведется, как правило, комплексно. Инженерное обустройство территории призвано обеспечить снижение ежегодных затрат на производство продукции. При строительстве и эксплуатации населенных пунктов неизбежно возникают задачи по улучшению функциональных и эстетических свойств территории – ее озеленению, обводнению, освещению и т.д., что обеспечивается средствами благоустройства 3 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» городской территории. Цель пособия – изучение теоретических основ и понятий об объектах инженерного обустройства территории, их классификациях, овладение навыками и знаниями по проектированию, размещению и эксплуатации этих объектов. Разделы 2-5 в учебном пособии относятся к инженерному обустройству незастроенных территорий; разделы 6-9 относятся к инженерному обустройству застроенных территорий. В процессе изучения данного учебного пособия у учащихся должны сформироваться следующие профессиональные компетенции: - способность использовать знания о земельных ресурсах для организации их рационального использования и определения мероприятий по снижению антропогенного воздействия на территорию; - способность использовать знания нормативной базы и методик разработки проектных решений в землеустройстве и кадастрах; - способность осуществлять мероприятия по реализации проектных решений по землеустройству и кадастрам; - способность использовать знания современных технологий при проведении землеустроительных и кадастровых работ. 4 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» 1. ВВЕДЕНИЕ В ДИСЦИПЛИНУ «ИНЖЕНЕРНОЕ ОБУСТРОЙСТВО ТЕРРИТОРИИ» 1.1. Понятие об инженерном обустройстве территории и связь с другими дисциплинами Во всяком производстве, в том числе и сельском хозяйстве, большое значение имеет транспорт, а в успешном выполнении транспортных работ – дорожная сеть. Поэтому к размещению и строительству дорог необходимо подходить продуманно и обоснованно, чтобы транспортные работы выполнялись бесперебойно и экономно. На эффективность сельскохозяйственного производства существенное влияние оказывают состояние транспортной сети, водообеспеченность, электроэнергетика, газификация, связь, водоснабжение. Поэтому основной задачей землеустройствa является так же размещение инженерных объектов и сооружений производственной и социальной инфраструктуры для обеспечения производственных технологических процессов, транспортировки и переработки продукции. К этим объектам относятся: - внутрихозяйственные магистральные дороги и дорожные сооружения; - объекты мелиоративного строительства (осушения и орошения – пруды, водохранилища), трассы магистральных каналов, водозаборов, коллекторов; - объекты водоснабжения и обводнения, линий электропередач, связи, газо- и продуктопроводов и других линейных инженерных сооружений; - лесомелиоративные и гидротехнические противоэрозионные объекты общехозяйственного назначения (лесные насаждения, гидротехнические сооружения). То есть производится размещение таких объектов инженерного оборудования, которые оказывают существенное влияние на решение вопросов улучшения использования земельных угодий. Размещение таких объектов ведется, как правило, комплексно. Инженерное обустройство территории призвано обеспечить снижение ежегодных затрат на производство продукции. Инженерное обустройство территории – весь комплекс мероприятий, направленных на многогранное обслуживание как 5 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» сельских, так и городских населенных мест. Дисциплина «Инженерное обустройство территории» тесно взаимосвязана с другими дисциплинами. 1) Мелиорация земель: гидротехнические противоэрозионные мероприятия, земельные мелиорации; фитомелиорация; рекультивация земель. 2) Основы агромелиорации и садово-паркового хозяйства: основы ведения и организации лесного хозяйства; защитное лесоразведение; основы садово-паркового хозяйства. 3) Основы озеленения населенных мест: категории озелененных территории и взаимовлияние зеленых насаждений городской среды, озеленение и благоустройство городских и сельских поселений, элементы благоустройства и малые архитектурные формы; основы зеленого хозяйства городов. 4) Инженерное оборудование территории: дороги местного назначения; основные принципы строительства и ремонта местных дорог; трассирование и технические характеристики внешних инженерных сетей линейных сооружений: электроснабжение; газоснабжение; водоснабжение; канализационные и очистные сооружения; теплофикация; системы связи. 5) Инженерное обустройство застроенных территорий; проектирование основных инженерных коммуникаций города, принципы трассирования и технико-экономические характеристики линейных сооружений, основы проектирования и строительства дорог, улиц, проездов, сетей энергоснабжения, размещение канализационных и очистных сооружений, приемы водоотведения и др., проектирование системы теле- и радиосвязи; вертикальная планировка. 1.2. Цель, задачи и структура дисциплины Основной целью изучения дисциплины «Инженерное обустройство территории» является приобретение теоретических знаний и практических навыков по проектированию и размещению элементов инженерного обустройства и инженерной подготовки территории. Для достижения поставленной цели при освоении дисциплины решаются следующие задачи: - изучить теоретические основы и методологически особенности инженерного обустройства незастроенных и застроенных 6 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» территорий; - сформировать у студента общие представления об инженерном обустройстве незастроенных и застроенных земель; - научить основам и навыкам обоснования размеров земельных участков, отводимых для инженерных коммуникаций; - изучить методы проектирования основных элементов инженерного обустройства территорий. Дисциплина подробно рассматривает следующие вопросы: — сущность мелиорации сельскохозяйственных земель, рекультивации нарушенных земель; — принципы выбора экологически безопасных видов и технологий мелиорации и рекультивации земель; — основы ведения и организации лесного хозяйства; — основы лесоустройства; — виды и группы защитных лесных насаждений; — агролесомелиоративные мероприятия по борьбе с водной и ветровой эрозией почв; — основы садово-паркового хозяйства; — основные принципы проектирования и строительства дорог и внешних инженерных сетей и их параметры; — принципы озеленения и благоустройства населенных пунктов, системы озеленения городов; — основные нормы проектирования озелененных территорий; — основы зеленого хозяйства городов, охраны и содержания зеленых насаждений; — основные принципы трассирования и технико-экономические характеристики линейных сооружений и сетей в городах и сельских населенных мест; — методы вертикальной планировки; — способы расчета земляных работ; — материалы, используемые для составления схем вертикальной планировки и проектов детальной планировки. При строительстве и эксплуатации населенных пунктов неизбежно возникают задачи по улучшению функциональных и эстетических свойств территории – ее озеленению, обводнению, освещению и т.д., что обеспечивается средствами благоустройства городской территории. Любой населенный пункт (город, поселок), архитектурный комплекс или отдельное здание строятся на конкретной территории, площадке, характеризующейся определенными условиями – 7 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» рельефом, уровнем стояния грунтовых вод, опасностью затопления паводковыми водами и др. Средства инженерной подготовки позволяют сделать территорию наиболее пригодной для строительства и эксплуатации архитектурных сооружений и их комплексов при оптимальных затратах денежных средств. Освоение и благоустройство территорий населенных мест – важная градостроительная проблема, в решении которой участвуют многие специалисты. Выбранная для строительства города или уже освоенная территория часто требует совершенствования, улучшения эстетических качеств, озеленения, защиты от различных негативных воздействий. Эти задачи решаются средствами инженерной подготовки и благоустройства территорий. На начальном этапе строительства городов, как правило, выбирают для застройки лучшие территории, не требующие больших работ по инженерной подготовке. С ростом городов лимит таких территорий заканчивается и приходится застраивать неудобные и сложные территории, требующие значительных мероприятий по их подготовке к строительству. Таким образом, инженерное обустройство территории включает два этапа: инженерную подготовку территории и ее благоустройство. Инженерная подготовка территории – это работы, основу которых составляют приемы и методы изменения и улучшения физических свойств территории или ее защиты от неблагоприятных физико-геологических воздействий. Решение же вопросов приспособления и обустройства территории для нужд градостроительства относят к благоустройству этих территорий. То есть инженерная подготовка предваряет строительство города, а благоустройство – это уже составляющая процесса строительства и развития города, имеющая целью создание здоровых условий проживания в нем. Инженерное благоустройство территории – работы, связанные с улучшением функциональных и эстетических качеств уже подготовленных в инженерном отношении территорий. Инженерное благоустройство территории включает в себе весь комплекс мероприятий, направленных на многогранное обслуживание как сельских, так и городских населенных мест. Элементы благоустройства города: строительство уличнодорожной сети, мостов, разбивка парков, садов, скверов, озеленение и освещение улиц и территорий, а также обеспечение города 8 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» комплексом инженерных коммуникаций – водопроводом, канализацией, тепло- и газоснабжением, организация санитарной очистки территорий и воздушного бассейна города (с помощью озеленения). 1.3. Классификация инженерных сооружений и принципы их размещения Всё построенное человеком в процессе его трудовой деятельности для обеспечения материальных и духовных потребностей общества и личности называется сооружениями. Особое место среди разнообразных сооружений занимают здания — надземные сооружения, имеющие внутренний объем, предназначенный и приспособленный для всевозможной деятельности человека. Все прочие сооружения (надземные, подземные, надводные и подводные) называются инженерными. Инженерные здания и сооружения могут классифицироваться по различным признакам. 1) По функциональному назначению: – промышленные – к ним относятся заводы, фабрики, предприятия топливно-энергетического комплекса; – гражданские (общественные) сооружения — это жилые дома, здания культурно-бытового назначения, административные здания; – сельскохозяйственные – это элеваторы, животноводческие и птицеводческие комплексы, сооружения для ремонта и хранения техники и переработки сельскохозяйственной продукции; – гидротехнические – это плотины, каналы, трубопроводы, водозаборы, насосные станции, порты и т. д.; – транспортные – к ним относятся железные и автомобильные дороги, мосты, судоходные каналы, линии электропередач, аэропорты. Приведенное деление в некоторых случаях условно, так как одно и то же сооружение может быть отнесено как к одной, так и к другой группе. Например, судоходные каналы и шлюзы отнесены к транспортным сооружениям по своему назначению, вместе с тем они являются гидротехническими сооружениями, поскольку связаны с использованием воды. Кроме того, ряд инженерных сооружений вообще не подходит ни под одну из названных категорий. 9 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» 2) В зависимости от материалов, из которых они возведены их подразделяют: – металлические; – железобетонные; – бетонные; – кирпичные; – деревянные; – грунтовые и др. 3) В зависимости от положения относительно уровня поверхности земли или воды инженерные сооружения бывают: – надземные; – подземные; – надводные; – подводные; – периодически затопляемые. 4) В зависимости от срока службы: – временные – их строят на вполне определенный небольшой период, например, подсобные помещения строительных площадок; – постоянные – возводятся на длительный срок эксплуатации. Например, железные дороги, заводы, фабрики, электростанции. 5) В зависимости от геометрической формы в плане: – линейные – дороги, линии электропередач, трубопроводы, каналы, линии связи; – площадные – узлы гидротехнических сооружений, комплексы промышленных сооружений и населенных мест, аэропорты. Строящееся сооружение должно отвечать назначению, обеспечивать проектные условия эксплуатации, быть долговечным, соответствовать современным эстетическим и архитектурным требованиям, строиться в установленные сроки, при минимуме затрат труда и материальных средств. Все возводимые здания и сооружения непосредственно взаимодействуют со многими элементами природной среды. Для обеспечения этого взаимодействия приходится в той или иной мере прибегать к нарушению сложившейся природной обстановки. При возведении подземной части зданий и сооружений в первую очередь нарушаются природные условия, поэтому при проектировании зданий и сооружений, а также методов их возведения необходимо прогнозировать возможные изменения окружающей природной среды и разрабатывать необходимые меры 10 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» защиты и сохранения природы. Проект инженерного оборудования территории должен учитывать размещение основных внутрихозяйственных объектов, которые оказывают непосредственное влияние на организацию и устройство территории, способствуют сохранению и повышению почвенного плодородия, создают условия для совершенствования технологий содержания животных, производства, хранения и переработки сельскохозяйственной продукции, снижения затрат на строительство и эксплуатацию инженерных сооружений, улучшения и охраны ландшафтов. При размещении инженерных сооружений и объектов должны учитываться следующие требования (принципы). 1. Полное, рациональное и эффективное использование земель, их охрана, создание условий для правильной организации территории. Для выполнения этого требования необходимо совмещать расположение линейных инженерных сооружений в полосе отвода дорог общего пользования, свести до минимума отводы ценных угодий для этих целей. При выборе участков для осушения и орошения необходимо учитывать природные особенности территории и последствия использования мелиорированных земель. 2. Минимальные капитальные вложения в строительство объектов инженерного оборудования при обязательном соблюдении технических требований строительства. 3. Минимальные ежегодные расходы на эксплуатацию инженерных сооружений. 4. Создание условий для внедрения новых и совершенствования существующих технологий. 5. Снижение затрат труда и материально-денежных средств на производство продукции. Составлению проекта размещения инженерных объектов и сооружений предшествует детальное изучение схем и проектов по мелиорации, водохозяйственному и дорожному строительству, размещению сетей энергоснабжения и связи. Следует отметить, что в современных условиях сеть инженерного обеспечения уже сложилась, поэтому особое внимание следует обратить на изучение и анализ эффективности работы существующих объектов, исправление недостатков и исключение аварийности в использовании, выработку рекомендаций по улучшению эксплуатации. Проектирование объектов инженерного оборудования территории сельскохозяйственных предприятий предполагает, 11 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» как правило, реконструкцию существующих инженерных сетей и коммуникаций, проектирование качественно новых, размещение которых должно быть увязано с постоянно действующими, в том числе и реконструируемыми. Особое внимание при землеустройстве должно быть уделено вопросам размещения дорожной сети, так как другие инженерные сооружения размещают в полосе отвода либо вблизи дорог общего пользования. Контрольные вопросы 1. Определение «Инженерное обустройство территории». 2. Связь с другими дисциплинами. 3. Цель, задачи и структура дисциплины. 4. Приведите классификацию объектов инженерного обустройства по функциональному назначению. 5. Приведите классификацию объектов инженерного обустройства в зависимости от срока службы. 6. Принципы размещения объектов инженерного обустройства территории. 12 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» 2. МЕЛИОРАЦИЯ ЗЕМЕЛЬ 2.1. Объекты и задачи мелиорации Слово «мелиорация» происходит от латинского слова melioratio, что в переводе на русский язык означает улучшение. Мелиорация – это система организационно-хозяйственных и технических мероприятий, предусматривающая коренное улучшение неблагоприятных природных (гидрологических, почвенных, агроклиматических и др.) условий, с целью наиболее эффективного использовании земельных ресурсов. Мелиорация способствует повышению плодородия почвы, обеспечивает увеличение урожайности сельскохозяйственных культур и рост производительности труда. Мелиорация земель – коренное улучшение земель в результате осуществления комплекса мер. Среди различных видов мелиорации наиболее масштабными являются орошение и осушение. Большую роль играют культуртехнические работы (борьба с кустарниками, кочками и др.), химические мелиорации (известкование и гипсование почв), агролесомелиорации, укрепление сыпучих песков, борьба с водной и ветровой эрозией и др. Мелиорация земель способствует сохранению и повышению плодородия почвы, росту урожайности, устойчивости земледелия, смягчению воздействия колебаний погодно-климатических условий на результаты производства. В последние годы в сфере мелиорации преобладало орошение и осушение. Другим видам мелиорации уделялось недостаточно внимания. Между тем в отличие от орошения и осушения другие, неводные виды мелиорации менее ресурсоемки и часто предпочтительнее в экологическом отношении; в предстоящие годы им будет уделено особое внимание. Большое значение придается также повышению экономической и экологической эффективности водной мелиорации: упор делается не на ввод новых орошаемых и осушенных земель, а, прежде всего, на реконструкцию введенных ранее систем, на повышение культуры земледелия на мелиорированных землях. По данным статистических наблюдений в Российской Федерации во всех категориях земель имеется 11,3 млн. га мелиорируемых угодий, из них 9,3 млн. га составляют сельскохозяйственные угодья. 13 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Орошаемые сельскохозяйственные угодья занимают площадь 4,6 млн. га, осушаемые – 6,7 млн. га, т.е. 9,2% площади пашни. На них производится 65% овощей, 15... 18% – грубых и сочных кормов, весь рис и другая продукция земледелия. Хорошее мелиоративное состояние земель наблюдается на площади 2,9 млн. га сельскохозяйственных угодий, удовлетворительное – на 3,5 млн. га и неудовлетворительное – на 2,9 млн. га. Общая площадь, на которой требуется улучшение земель и технического уровня мелиоративных систем, составила 5,3 млн. га. Половина орошаемых земель расположена на юге России. Значительные площади земель орошаются в Краснодарском (401,5 тыс. га) и Ставропольском (248,4 тыс. га) краях, Республиках Крым (397,3 тыс. га) и Дагестан (395,6 тыс. га), Ростовской (231,7 тыс. га), Астраханской (210,6 тыс. га) и Волгоградской (180,7 тыс. га) областях, при этом мелиоративное состояние большей части земель характеризуется как хорошее. Более 50% осушаемых земель находится на северо-западе России. Состояние мелиорированных земель в субъектах Российской Федерации данного региона преимущественно неудовлетворительное. Значительные площади земель осушаются в Калининградской (1047,8 тыс. га), Ленинградской (557,8 тыс. га), Псковской (388,3 тыс. га) и Новгородской (363,2 тыс. га) областях, Республике Карелия (524,8 тыс. га). Сведения о наличии и состоянии мелиорируемых земель в субъектах Российской Федерации представлены в таблице 2.1. По данным Государственного (национального) доклада о состоянии и использовании земель в РФ экспертиза мелиорируемых земель свидетельствует о неудовлетворительном состоянии в использовании орошения и осушения в Российской Федерации на площади около 3,7 млн. га, в том числе 211,5 тыс. га в Дагестане и 396,4 тыс. га – в Московской области. 14 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Код субъекта Таблица 2.1 Состояние мелиорированных земель по субъектам РФ (на 1 января 2016 года, тыс. га) 15 2 12 13 16 18 21 43 52 56 58 59 63 64 73 91 84 Федеральные округа, субъекты Российской Федерации Центральный ф.о. Северо-Западный ф.о. Южный ф.о. Северо-Кавказский Приволжский ф.о. Республика Башкортостан Республика Марий Эл Республика Мордовия Республика Татарстан Удмуртская Республика Чувашская Республика Кировская область Нижегородская область Оренбургская область Пензенская область Пермский край Самарская область Саратовская область Ульяновская область Уральский ф.о. Сибирский ф.о. Дальневосточный ф.о. Крымский ф.о. Республика Крым г. Севастополь Россия Орошаемые земли Осушаемые земли оценка оценка Общая площадь Общая площадь 4 3 2 4 3 2 491,1 217,9 138 135,2 1588,5 190 563,4 835,1 19,9 1,2 12,6 6,1 3419,9 273,2 1917,2 1229,5 1097,7 566 285,5 246,2 54,6 17,1 28,7 8,8 1031,6 342,3 278 411,3 20,1 0 18,2 1,9 890,5 597 155,8 137,7 453,7 98,6 230,4 124,7 35,9 28,5 5,8 1,6 33,7 19,1 11 3,6 7,8 1,3 2,5 4 29,9 1,4 5,6 22,9 44,4 25,7 18,3 0,4 29,2 7,8 17,9 3,5 165,3 23,6 49,2 92,5 6 1,8 4,2 20,7 0,7 12,5 7,5 23,9 1,9 16,2 5,8 23,8 21,7 2,1 15,7 2,7 4,2 8,8 4 0,4 1,8 1,8 223,4 13,5 145 64,9 25 22,2 1,8 1 47 23,9 15,9 7,2 63,4 62,4 1 0 60,9 59,3 1,3 0,3 7,2 4,7 2,4 0,1 16,9 12,3 4 0,6 34 23,6 6,7 3,7 140,6 124,2 10,8 5,6 0 257,8 210,9 24,5 22,4 0 24 3,8 20,2 3,7 3,7 92,6 5 20,7 66,9 145,3 0,4 98,3 46,6 490,2 200,6 214,6 75 235,2 37,7 96,2 101,3 140,4 64,1 35,1 41,2 754,8 264 254,4 236,4 401,5 181,9 185,3 34,3 0 0 0 0 397,3 179,4 183,7 34,2 0 4,2 2,5 1,6 0,1 0 4655,5 2176 1325,6 1153,9 6672,1 881 3206,8 2584,3 15 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Самарская область находится в зоне недостаточного увлажнения, где невозможно регулярное получение высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур без дополнительного увлажнения. С целью преодоления губительного действия засух, повторяющихся в Среднем Поволжье каждые 2-3 года, в 70-80 годах были предприняты меры по расширению орошаемых площадей, как в Среднем Поволжье в целом, так и в Самарской области в частности. С 20,4 тыс. га в 1965 году, площадь орошаемых земель увеличилась до 192,5 тыс. га - в 1991 г. За эти годы на территории области построены: Спасская оросительная система в Приволжском районе на площади 44 тыс. га, Ольгинская оросительная система в Безенчукском районе, Тольяттинская оросительная система в Ставропольском районе и др. Начато и реализовано строительство 160 км (из 475 км.) Куйбышевского оросительно-обводнительного канала, который запроектирован для орошения 636 тыс. га плодородных черноземных почв девяти южных районов Самарской и части Оренбургской областей. Недостатки, перечисленные в использовании мелиорированных земель в России характерны и для Самарской области. Из названных 140,6 тыс. га орошаемых земель регулярно поливается не более 60 тыс. га. Урожайность орошаемого гектара не достигла проектного уровня и остается довольно низкой. Наибольшая площадь орошения в Приволжском федеральном округе в настоящее время наблюдается в Саратовской области (257,8 тыс. га). Значительное увеличение площади орошаемых земель отмечено в Тамбовской (на 1,9 тыс. га) и Пензенской (на 1,1 тыс. га) областях. Сокращение площади орошаемых земель и перевод их в богарные наблюдалось в Ставропольском крае (на 5,1 тыс. га). Значительное сокращение площади осушаемых земель наблюдалось в Краснодарском крае (на 1,7 тыс. га). В тоже время увеличение площади осушаемых земель отмечено в Амурской области (на 4,9 тыс. га). В целом по России около 50% орошаемых площадей не поливается из-за неисправности оросительной сети. В странах с развитым сельским хозяйством и лучшими, чем в России климатическими условиями мелиорированные земли занимают: 60% пашни – в США; 50.. .56% – во Франции и Германии; 80% – в Голландии. 16 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Для создания устойчивого производства сельскохозяйственной продукции нашей стране необходимо располагать, как минимум 30...35 млн. га мелиорированных земель или 23...27% пашни. Проведение гидромелиорации связано со значительными капиталовложениями, поэтому они требуют технико-экономических обоснований. Наибольшая эффективность мелиораций достигается при комплексном их применении, а именно: когда орошение сочетается с дренированием земель, а осушение – с периодическим орошением; когда гидромелиорации сочетаются с правильной организацией труда, высоким уровнем агротехники, внесением необходимых доз удобрений и т. д.; закрепление крутых склонов и оврагов – с устройством водоотводных каналов и валов, лотков и перепадов с лесными посадками и залужением; устройство прудов и водохранилищ – с орошением земель и рыборазведением; осушение земель – с известкованием почв и комплексом культуртехнических работ; освоение и промывка засоленных земель – с мелиоративной вспашкой, гипсованием, подбором культур-освоителей. Кроме того, для правильного освоения орошаемых, осушенных и эродированных земель большое значение имеют правильный выбор вида и сорта культур и чередование их в севооборотах обычного и специального назначения, а также экономика и организация сельскохозяйственного производства. Мелиорация – главнейшее средство интенсификации сельского хозяйства. Основной задачей сельскохозяйственной мелиорации, в комплексе с агротехникой, является повышение плодородия почв, т.е. создание нужного для растений водного и связанного с ним воздушного, питательного и теплового режимов. Между тем, естественный водный и питательный режимы почв во многих случаях не совпадают с биологическими требованиями сельскохозяйственных культур. В одних случаях растения испытывают недостаток влаги в почве, в других – получение высоких и устойчивых урожаев тормозится ее избытком. При избыточном содержании воды, в почве идут анаэробные процессы, накопление органического вещества, элементы питания переходят в неусвояемые формы. Такие условия создаются в местностях с невысокой температурой и высокой влажностью воздуха, с преобладанием осадков над испарением, и с нисходящим током воды (влаги) в почве, т.е. в северных и северо-западных районах 17 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» России, в Приморском крае. Здесь имеет место процесс заболачивания почв. В условиях избыточного увлажнения дефицитом являются содержание в почве воздуха и усвояемых элементов пищи, а также температура почвы. Поэтому мелиорации должны быть направлены на усиление аэрации и повышение температуры почвы, на обеспечение процессов разложения органического вещества, путем устранения избытков воды (осушение), поддержания нужного режима влажности и соответствующей системы обработки почвы и удобрений. Недостаток влаги при обеспеченности аэрации почв преобладает в южных и юго-восточных степных, полупустынных и пустынных районах России. Здесь имеют место высокие температуры и низкая влажность воздуха. Расход влаги (испаряемость), превышает приход ее от атмосферных осадков. В условиях дефицита влаги в почве преобладают аэробные процессы разложения органического вещества, при которых оно не накапливается в почве, а быстро минерализуется. Здесь мелиорации направлены на восполнение недостатков влаги (орошение), снижение испаряемости и температуры почвы и воздуха, создание благоприятного для растений микроклимата поля. Между двумя зонами – дерново-подзолистых почв и степной зоной, – расположена обширная промежуточная зона (лесостепь), где наблюдаются значительные колебания (во времени и в пространстве) условий естественного увлажнения, соотношений между приходом и расходом влаги в почве. Это зона неустойчивого увлажнения. Здесь имеют место как осушительные, так и увлажнительные мелиорации. Во всех зонах, как устранение избытка влаги, так и искусственное увлажнение должно производиться в соответствии с агробиологическими требованиями культур. И так, чтобы при этом происходило прогрессивное повышение плодородия мелиорируемых почв. Произвольное, ненормированное водорегулирование влечет неблагоприятные последствия. Доставление излишней воды на орошение, превышающей необходимые при данных условиях нормы, влечет бесполезную растрату водных ресурсов, увеличивает потери воды на испарение почвой, способствует повышению уровня грунтовых вод и засолению почвы. Удаление с территории при осушении больших количеств воды, превышающих необходимые нормы, может вызвать пересушку почвы и обеднение ее питательными веществами. 18 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Объектами мелиорации являются: 1) земли сельскохозяйственные, лесного и водного фондов, населенных пунктов, промышленности, транспорта, связи; рекреационного, оздоровительного, историко-культурного, научного, оборонного назначения, находящиеся в различных формах пользования, владения или собственности и рассматриваемые как геосистемы различного ранга с взаимообусловленным набором всех компонентов природы: почвы, включая антропогенные культуроземы и урбаноземы, грунты, поверхностные и подземные воды, воздушные массы тропосферы и животный мир; 2) природно-техногенные системы, включающие инженерно-мелиоративные, инженерно-экологические системы и мероприятия, повышающие полезность компонентов природы. Различают три основные задачи мелиорации: улучшение земель, находящихся в неблагоприятных условиях водного режима, выражающихся либо в избытке влаги, либо в ее недостатке по сравнению с тем количеством, которое считается необходимым для эффективного хозяйственного использования территории; улучшение земель, обладающих неблагоприятными физическими и химическими свойствами почв (тяжелых глинистых и иловатых почв, засоленных, с повышенной кислотностью и пр.); улучшение земель, подверженных вредному механическому воздействию, т. е. водной и ветровой эрозии, выражающейся в образовании оврагов, оползней, развеивании почвы и пр. В зависимости от конкретной задачи применяются и различные виды мелиорации. 2.2. Классификация мелиорации Мелиорация, направленная на удаление с территории избыточной влаги, носит название осушительной. Она находит применение, кроме сельского хозяйства, в коммунальном, промышленном и дорожном строительстве, торфодобыче, при проведении оздоровительных мероприятий на заболоченных территориях и других видах освоения земель. Мелиорация, направленная на ликвидацию недостатка вод в почвогрунтах сельскохозяйственных полей, носит название орошения. Мелиорация земель с неблагоприятными физическими свойствами почв направлена на усиление аэрации, увеличение скважности и водопроницаемости почв. Для этого вводятся правильные 19 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» севообороты, применяется пескование иловатых почв и кpoтовый дренаж, способствующий увеличению воздухо- и водопроницаемости глубоких слоев почв. Мелиорация земель с неблагоприятными химическими свойствами почв заключается в удалении вредных солей путем промывки, уменьшения кислотности почв внесением извести, повышении питательных свойств почв удобрениями и введении правильных севооборотов с повышенным удельным весом трав. Мелиорация земель, подверженных водной и ветровой эрозии, обычно включает мероприятия, направленные на уменьшение количества и скорости стекающих поверхностных вод, увеличение сопротивляемости почв размыву и развеиванию. Эти мероприятия базируются на применении широкого комплекса лесокультурных, агротехнических и гидротехнических средств. В современных условиях на большинстве территорий, подверженных мелиоративным работам, как правило, осуществляется не один из рассмотренных выше видов мелиорации, а несколько, в зависимости от сочетания природных и хозяйственных условий. Так одновременно с орошением территории на ней создаются лесные полосы, на орошаемых полях вводятся севообороты, применяются удобрения, осуществляются промывки засоленных участков и пр. Все это, особенно при огромных масштабах мелиоративного строительства в нашей стране, делает мелиорацию одним из ведущих антропогенных факторов преобразования природы в целом и гидрологического режима в частности. По отношению к отраслям народного хозяйства и выполняемым задачам выделяют следующие мелиорации: 1) сельскохозяйственные; 2) для лесного хозяйства; 3) водохозяйственные; 4) для энергетики; 5) для нужд рекреации; 6) строительства; 7) транспорта; 8) многоцелевые. Наибольшее распространение имеют сельскохозяйственные мелиорации, которые можно назвать приоритетно-комплексными, т. е. осуществляющими преобразования совокупности неблагоприятных свойств ландшафтов для целей сельского хозяйства с побочным решением других социально-экономических и экологических задач. По способу осуществления мелиорации бывают: гидротехнические, агротехнические, лесотехнические, химические и культуртехнические. Гидротехнические мелиорации – основной вид мелиораций. Он предполагает строительство плотин, каналов, прудов, 20 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» водохранилищ, шлюзов-регуляторов и др., посредством которых почву орошают, осушают, предохраняют от эрозии, обводняют территории. То есть по назначению различают следующие гидротехнические мелиорации: оросительные, осушительные, опреснительные и противоэрозионные. При гидротехнических мелиорациях улучшение земель достигается изменением водного режима почвы. С целью регулирования йодного режима почвы, а, следовательно, и искусственного орошения строят плотины, водохранилища, крупные и мелкие оросительные и осушительные каналы, трубопроводы и лотки. В степных районах для задержания весенних талых вод устраивают лиманы. Создавая хороший стеблестой растений, лиманы не только повышают урожаи трав и других культур, но и предохраняют почву от ветровой эрозии. В предгорных районах в целях борьбы с водной эрозией строят террасы. Для орошения риса и промывки засоленных земель устраивают чеки и дренажную сеть. Агротехнические – коренное улучшение условий возделывания сельскохозяйственных культур (мелиоративная вспашка, плантажная вспашка, кротование, щелевание, залужение, глубокое рыхление и другие агромероприятия, сохраняющие свое воздействие на почву в течение несколько лет). При агротехнических мелиорациях повышение плодородия земель достигается правильным выбором глубины и направления вспашки, почвоуглублением, сочетанием вспашки с поделкой глубоких борозд, гряд и валиков. К агромелиорации относится также залужение крутых склонов, мульчирование почвы, улучшение лугов и пастбищ и снегозадержание. Этот вид мелиорации не требует специальных капиталовложений, так как выполняется обычно при помощи машин и орудий, уже имеющихся в хозяйстве. Лесотехнические – посадка леса или кустарника для защиты почвы от водной и ветровой эрозии и для создания благоприятных климатических условий территории (уменьшение сухости воздуха, снижение скорости ветра и испарения воды с полей и водоемов). Комплекс агротехнических и лесотехнических мелиоративных мероприятий, направленных на борьбу с эрозией почвы и на сохранение влаги в ней, называют агролесомелиорацией. Сюда относится закрепление движущихся песков, облесение и залужение крутых склонов и оврагов, создание полезащитных лесных полос, водорегулирующих лесных насаждений, облесение водохранилищ и т. д. 21 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Химические – изменяют химический состав почвы и связанные с ним водно-физические свойства почвы и ее плодородие (мелиорация солонцовых земель, кислых почв). При химических мелиорациях для улучшения земель в почву вносят известь, гипс, дефекационную грязь, поваренную соль, серную кислоту с целью рассолонцевания содовых солонцов, синтетический каучук. К химическим мелиорациям относится внесение в почву томасшлаков, фосфоритной муки, а также использование различных гербицидов для борьбы с зарастанием мелиоративных каналов и прилегающих полей сорной растительностью, применение полимерных материалов для снижения фильтрации из водоемов и крупных каналов. Культуртехнические – очистка поверхности почвы от древесно-кустарниковой растительности, удаление кочек, камней, заравнивание ям, разравнивание валов, куч, рекультивация карьеров, испорченных земель. Вопросам классификации мелиораций много внимания уделяли А. Н. Костяков, А. М. Шульгин, В. Т. Гриневецкий, П. Г. Шищенко, В. Б. Михно и др. В обобщенном виде классификация мелиораций приведена в таблице 2.2. Типы мелиорации выделены по прямому воздействию на ведущие свойства (компоненты) природных комплексов (водные, литотропные или земельные, фитотропные или растительные, климатические и т.д.); подтипы – по характеру избирательного воздействия на ведущие свойства природных комплексов (например, в типе водных – оросительные, обводнительные, осушительные, паводково-регулирующие, осушительно-увлажнительные); виды – по конкретному воздействию на процессы и свойства отдельных компонентов или природных комплексов. Виды мелиораций характеризуются признаками, которые определяют единство методов проведения преобразовательных мероприятий. Например, оросительные мелиорации по видам делятся на увлажнительные, удобрительные, отеплительные, почвоочистные и дезинфицирующие. Разновидности мелиорации, выделяемые внутри вида, определяются способами проведения мелиоративных мероприятий в зависимости от местных условий каждого конкретного объекта. Так, осушение болот делится на разновидности: осушение открытыми каналами, закрытым дренажем, глубокими каналами, вертикальным дренажем, польдерное осушение, кольматаж и т. д. 22 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Таблица 2.2 Классификация мелиораций Типы 1 Водные Подтипы 2 осушительные Виды 3 осушение болот осушение заболоченных и переувлажненных земель паводково-регулирующие борьба с затоплением и паводками борьба с подтоплением ликвидация поверхностного застаивания атмосферных осадков оросительные увлажнительное орошение удобрительное орошение отеплительное орошение почвоочистное орошение дезинфицирующее орошение осушительноувлажнительные регулирование водно-воздушного режима почв орошение осушенных земель польдерное осушение обводнительные обводнение безводных территорий обводнение маловодных территорий борьба с плоскостной эрозией борьба с овражной эрозией борьба с дефляцией почв борьба с суффозией почв Литотропные почвозащитные (земельные) почвореконструктивные создание почвенного покрова оптимизация фундаментальных свойств и состава почв (пескование, глинование, торфование) увеличение мощности перегнойного горизонта культуртехнические планировка поверхности землеочистка землеустройство грунтореконструктивные (инженерно-геологические) противомерзлотные противокарстовые противооползневые рекультивационные рекультивация карьеров рекультивация отвалов горных пород рекультивация золоотвалов рекультивация разрушений природной стихии (паводков, ураганов) 23 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Окончание таблицы 2.2 1 2 Фитотропные фитоконструктивные (растительные) 3 создание лесополос сплошное лесонасаждение фитонцидные (курортные) насаждения ландшафтно-защитные Климатические Снежные водоохранные ветрорегулирование снегорегулирование берегозащита борьба с оползнями и обвалами борьба с заморозками акваторно-тепловые агротепловые борьба с выпреванием борьба с вымерзанием тепловые влагораспределительные искусственное вызывание атмосферных осадков регулирование снеготаяния аккумуляция влаги ветроослабляющие противоураганные меры местные ветроослабляющие приятия снегозадержание снегоуплотнение терморегулирующие влагорегулирующие Химические меро- снегонакопление регулирование снеготаяния внесение удобрений регулирование расхода питательных веществ солеобогатительные кислоторегулирующие известкование почв кислотование почв гипсование почв почвоукрепляющие оструктуривание почв противодефляционное закрепление почв полимерами силикатизация почвогрунтов санитарно-дезинфекционные применение арбоцидов применение пестицидов 24 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Контрольные вопросы 1. Обоснуйте необходимость проведения мелиоративных мероприятий. 2. Укажите отличительные черты мелиоративных мероприятий от обычных агротехнических приемов. 3. В чем состоит необходимость сельскохозяйственных мелиораций, их влияние на водный, воздушный, питательный и тепловой режимы почвы? 4. В чем заключается сущность гидротехнических мелиораций, каково их влияние на плодородие почвы и урожайность сельскохозяйственных культур? 5. Назовите виды мелиораций и в чем их сущность. 6. Краткая историческая справка о развитии мелиораций в нашей стране. 7. Каковы основные вехи, характеризующие значение и развитие мелиораций в Мире и Российской Федерации? 8. Назовите современные площади орошаемых и осушенных земель России и Самарской области. 9. Перечислите основные недостатки в развитии гидротехнических мелиораций. 10. Назовите основные причины низкой эффективности использования орошаемых земель в стране и Самарской области. 25 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» 3. ОРОСИТЕЛЬНЫЕ МЕЛИОРАЦИИ 3.1. Способы и техника полива сельскохозяйственных культур Орошение земель – искусственное увлажнение почвы для повышения ее плодородия. Его применяют в том случае, если естественного увлажнения почвы осадками недостаточно для получения высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур. Орошение обеспечивает наиболее благоприятные для произрастания растений водный, питательный, воздушный, тепловой, солевой и микробиологический режимы почв. Несмотря на многообразие различных видов орошения, необходимо отметить их комплексное воздействие на почву, растения и окружающую среду. Так, орошение речной водой не только увлажняет почву, но и изменяет ее термический режим, обогащает кислородом, а, следовательно, изменяет ее окислительновосстановительный потенциал. Вместе с оросительной водой на поля поступает большое количество питательных веществ, улучшающих структуру и плодородие почвы. При больших поливных нормах воды из почвы вымываются вредные соединения солей. По воздействию на почву и растения орошение может быть: 1) увлажнительным, когда в почве ощущается недостаток усвояемой влаги для растений. С этой целью воду из рек и водохранилищ по системе оросительных каналов и трубопроводов подают на поля, занятые культурой; 2) удобрительным, когда вместе с водой на поля подается необходимое количество растворенных в ней питательных веществ и различных интерградиентов (использование бытовых и промышленных вод); 3) утеплительным, когда воду (весенние паводковые воды, термальные воды, поступающие с заводов, теплоцентралей, гейзеров) подают на поля, в теплицы, парники с целью согревания почвы; 4) окислительным, когда речную воду, обогащенную кислородом, подают на поля, луга и рисовые массивы, где почва обеднена кислородом и где закидные соединения превалируют над окисными (орошение полыми водами пойменных лугов, орошение рисовых земель, дренаж и окисление тяжелых почв с близким рудяковым горизонтом); 5) влагозарядковым или запасным, когда вода из рек и 26 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» водохранилищ в осенний и зимний периоды подается на поля или многолетние насаждения (озимые, травы, сады, виноградники) для создания необходимых запасов воды не только в верхнем (1 м), но и в более глубоких (2 м) слоях почвы. К этому виду запасного орошения относится также подача воды в специальные скважины или фильтрующие каналы с целью повышения запасов грунтовых вод в подземных водохранилищах, используемых для орошения сельскохозяйственных культур; 6) промывным, когда воду подают на поля или отдельные участки для растворения и вымывания из корнеобитаемого слоя почвы вредных солей. Различают орошение регулярное, при котором почву увлажняют в течение всего вегетационного периода по мере необходимости, и одноразовое, при котором в течение вегетационного периода проводится только один полив (лиманное влагозарядочное орошение). Регулярное орошение подразделяют на порционное, когда поливы культур осуществляют отдельными поливными нормами (порциями), разделяемыми межполивными периодами, и непрерывное или синхронное, при котором вода подается на поле непрерывным током в соответствии с водопотреблением культуры. Распределение воды по площади и перевод ее из недоступного для растений состояния тока, в котором она подводится по каналам или трубопроводам, в элемент плодородия почв, т.е. в состояние почвенной влаги, осуществляется с помощью различных технических устройств. Основная задача техники полива – это осуществить принятый режим орошения сельскохозяйственных культур. В практике орошения наиболее распространены технические средства распределения поливной воды, основанные на регулировании водного режима путем периодической подачи воды и накопления ее в активном слое в виде запасов почвенной влаги. Наряду с этим получают распространение способы и техника полива, связанные с насыщением приземного слоя воздуха мельчайшими каплями воды, локальным увлажнением почвы или ежедневной подачей такого ее количества, которое расходуется в течение суток. По характеру распределения воды на поле существуют различные способы орошения: поверхностный способ (по бороздам, полосам, чекам); дождевание (имитация естественных дождей); аэрозольное орошение (мелкодисперсное, орошение туманом); 27 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» синхронно-импульсное дождевание; капельное орошение; внутрипочвенное орошение; подземное (субирригация). На выбор способа полива оказывают существенное влияние: производственная направленность или специализация, водопроницаемость почвы, климат, рельеф, гидро-геологические условия, а также наличие трудовых ресурсов. Если грунтовые воды залегают глубоко, особенно при хорошей естественной дренированности территории, можно применять поверхностные способы полива, которые обычно сопровождаются потерями воды на фильтрацию. На засоленных почвах, требующих промывного поливного режима, более приемлемы поверхностные способы, поскольку при дождевании практически невозможно осуществить нисходящие фильтрационные токи воды по всей площади поля. На глубокозасоленных почвах при глубоких грунтовых водах лучше применять дождевание, которое позволяет точнее дозировать поливную норму, значительно снижая потери оросительной воды на глубинную фильтрацию. Дождевание наиболее приемлемо в зоне недостаточного увлажнения (степной и полупустынной), в гумидной зоне как дополнение к осадкам, а также в районах со сложным рельефом и легкими водопроницаемыми почвами, при близких грунтовых водах и недостатке воды для орошения. Аэрозольное орошение чаще всего имеет место в зонах с часто повторяющимися засухами и суховеями, при орошении чайных плантаций, в теплицах. По бороздам, полосам, чекам при поливе большими поливными нормами (800 м3/га) целесообразно поливать на засоленных почвах (промывка), на тяжелых по механическому составу, на выровненном рельефе, при возделывании хлопка, риса в аридной зоне. Внутрипочвенное (включая капельное) лучше всего применять на засоленных почвах, при достаточно непроницаемой подпочве, а также на землях с большими уклонами. В районах с острым дефицитом водных ресурсов, при использовании сточных вод. Подземное орошение целесообразно в местах с пресными грунтовыми водами. На системах двойного действия (оросительно-осушительных). 28 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» 3.2. Поверхностные способы полива и особенности их применения Из существующих способов орошения самым древним и до настоящего времени имеющим значительное распространение в мире является поверхностное орошение. Сущность его состоит в том, что оросительная вода распределяется по поверхности поливаемого поля в виде сплошного слоя при поливе затоплением и по полосам, или в виде потока отдельных струй при поливе по бороздам. Процесс поступления воды в почву и превращение ее в состояние почвенной влаги при поверхностном орошении происходит под действием гравитационных и капиллярных сил, а также гидростатического напора слоя движущейся или неподвижной воды. При поливе по полосам и затоплением увлажнение почвы происходит передвижением воды сверху вниз под действием сил гравитации, а по бороздам влага передвигается как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях от борозд. Одной из особенностей поверхностных способов полива является необходимость тщательной планировки поверхности орошаемых земель. Планировка орошаемой поверхности. Планировка предусматривает выравнивание микрорельефа на орошаемых землях в соответствии с применяемыми способами полива. Правильно проведенная планировка улучшает качество полива, повышает коэффициент использования воды, позволяет механизировать и автоматизировать процесс полива. На спланированных участках получают своевременные и дружные всходы, растения развиваются равномерно и одновременно созревают. При самотечных поливах по бороздам и полосам планировку проводят под наклонную поверхность. Для полива затоплением планировку выполняют под горизонтальную поверхность. В зависимости от сложности рельефа и объема работ планировка бывает капитальная, легкая и эксплуатационная. Капитальная планировка проводится на участках со сложным рельефом на всей площади. При выполнении работ грунт срезают с повышенных элементов рельефа и перевозят в пониженные места. На глубоких срезках обнажаются малоплодородные слои 29 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» почвы, на которых урожайность сельскохозяйственных культур резко снижается. Поэтому для различных типов почв устанавливают допустимую величину срезки (на черноземах – 20...35, каштановых – 5...20, сероземах – 30...35 см). На маломощных почвах при глубокой срезке сохраняют верхний плодородный слой почвы методом последовательного или однократного перемещения грунта. При выборочной планировке применяют буртование, предусматривающее снятие растительного слоя со всей площади контуров срезки и насыпи и перемещение его в кучи-бурты, которые располагают на свободных от планировки местах. После окончания обычной планировки почву из буртов возвращают на прежние места. После грубой планировки скреперами и бульдозерами поле перепахивают на глубину до 20 см и сплошь выравнивают длинобазовыми планировщиками. Легкая планировка предусматривает выравнивание сравнительно небольших неровностей микрорельефа, по ширине 20...25 м, и по высоте 0,15...0,25 м. Объем работ при легкой планировке не превышает 200 м3/га. Планировку проводят длинобазовыми планировщиками. Для восстановления плодородия почвы после планировочных работ рекомендуется применять комплекс агромелиоративных мероприятий, включающий внесение органо-минеральных удобрений, рыхление почвогрунта на глубину уплотненного слоя, разделку глыб дисковыми боронами, посев однолетних зернобобовых или многолетних бобовых трав. Эксплуатационное выравнивание выполняют для восстановления качества поверхности поля, созданного строительной планировкой и нарушенного при эксплуатации орошаемых земель. При эксплуатационном выравнивании устраняют небольшие неровности поля, возникающие в результате агротехнических обработок почвы и поливов (гребнистая пахота, свальные и развальные борозды, остатки временной и поливной сети и др.). Эксплуатационное выравнивание повышает производительность труда на поливе, позволяет более рационально использовать воду. 30 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» 3.2.1. Полив по бороздам Полив по бороздам – наиболее совершенный из поверхностных самотечных способов. Его можно применять практически на всех почвах, рельефах и уклонах местности при небольших объемах планировочных работ. Однако наиболее подходящие для полива по бороздам почвы средней и пониженной водопроницаемости. Применяется этот способ для полива широкорядных, пропашных культур, садов, виноградников, для проведения влагозарядковых поливов. Борозды нарезают одновременно с посевом или пропашкой междурядий сельскохозяйственных культур культиваторами с лапами-бороздоделателями. Часто для нарезки используют культиваторы растениепитатели и культиваторы окучники. Полив по бороздам применяют на участках с уклонами до 0,02...0,03. При больших уклонах скорость движения воды в борозде возрастает и приводит к ее размыву. Борозды можно нарезать под любым углом к горизонталям, но так, чтобы вода самотеком продвигалась по всей длине борозд. Не рекомендуется применять этот способ на засоленных почвах, т.к. после каждого полива на гребнях борозд выступают растворенные соли, часто вредные для сельскохозяйственных растений. Также не рекомендуется полив по бороздам на участках с близким стоянием грунтовых вод. 3.2.2. Полив напуском по полосам Полив напуском по полосам применяют для вегетационных поливов трав и зерновых культур узкорядного способа посева, для мелкосемянных культур, для влагозарядковых поливов. Ширина полосы зависит от микрорельефа и поперечного уклона, который должен быть не более 0,002. Допустимые продольные уклоны составляют 0,0005...0,015, поливные полосы шириной 3,6 и 4,2 м, а на хорошо спланированных участках и более, но кратной ширине захвата сельскохозяйственных орудий: сеялок, жаток и др., образуются земляными валиками (палами) высотой 15...25 см и шириной в основании 50...70 см. Полосы устраивают одновременно с посевом, палоделателями идущими впереди сеялки. Валики засевают, что исключает потери 31 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» площади. Полосы всегда устраивают в направлении наибольшего уклона. В этом случае быстрее движется вода, равномернее увлажняется почва, полосы можно делать длиннее и шире. При уклоне менее 0,005 временные оросители изготовляют в направлении наибольшего уклона, а при уклоне более 0,005 – под острым углом к горизонталям. С уменьшением водопроницаемости почвы и увеличением продольных уклонов (с 0,002 до 0,01) длина полос увеличивается от 100 до 300 м и больше. Одновременно снижается удельная струя, т.е. расход воды, подаваемый на 1 м ширины полосы (с 12 до 4 л/с). Полив по полосам часто ведут переменной струей. Длину полос на хорошо выровненных участках рекомендуется принимать ориентировочно (табл. 3.1) в зависимости от продольного уклона. Таблица 3.1 Длина полос и удельный расход воды на 1 м ширины полосы в зависимости от водопроницаемости почвы и уклона полосы Средняя скорость впитывания, м/ч Менее 0,09 0,09-0,18 Более 0,18 Уклон 0,002-0,004 0,004-0,007 0,007-0,01 0,002-0,004 0,004-0,007 0,007-0,01 0,002-0,004 0,004-0,007 0,007-0,01 Длина полос, м 250-300 300-350 350-400 200-250 250-300 300-350 200-250 250-300 300-350 Удельный расход, л/с м 8-6 6-5 5-4 10-8 8-6 6-5 12-10 10-8 8-6 Поливная вода, попадая на полосу, растекается по ней сплошным слоем глубиной 3...6 см и, медленно двигаясь вниз по уклону, постепенно увлажняет почву. Продольные уклоны полос не должны быть более 0,01. При больших уклонах происходит смыв почвы. Обратные уклоны не допускаются. 3.2.3. Полив затоплением Полив затоплением применяют при выращивании культур (рис, кукуруза, люцерна, зерновые и др.), хорошо переносящих 32 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» кратковременное затопление. По данным А. Н. Костякова, допустимая продолжительность затопления сельскохозяйственных культур в период вегетации не должна превышать для овощных культур 0,25 сут, для зерновых колосовых – 0,5, пастбищных – 0,8, для сенокосов – 1,5 сут. При длительном затоплении почвы слоем воды структура ее разрушается, уменьшается скважность и аэрация, окислительные процессы прекращаются. Питательные вещества вместе с фильтрующимися водами вымываются вглубь и переходят в неусвояемую форму, уровень грунтовых вод поднимается, что в итоге приводит к вторичному засолению почв. Чем больше слой воды и длительнее затопление, тем больше проявляются отрицательные последствия полива затоплением. Культурные растения, кроме риса, вначале страдают, а затем вымокают и гибнут от недостатка воздуха. Положительной стороной полива затоплением является высокая производительность и простота устройства. Существенным преимуществом является также возможность круглосуточного полива, полная механизация и автоматизация работ. Полив затоплением применяют преимущественно для орошения риса, промывки засоленных почв и также при лиманном орошении. Участки под затопление должны иметь малые уклоны (не более 0,001), невысокую водопроницаемость почвы и хорошую дренированность. При возделывании риса поле разбивают на постоянные чеки, ограниченные со всех сторон земляными валиками. Валики изготовляются, как правило, трапецеидального сечения высотой 40...50 см и заложением откосов 1,5...2,0. Вода заполняет чек слоем 5...25 см и более и во время затопления чека впитывается в почву. Лишняя вода, во избежание гибели растений, сбрасывается в водосбросной канал и далее. Рисовый чек располагают длинной стороной вдоль горизонтали (длина 400...1200 м), ширина чека зависит от уклона и составляет часто 150...200 м. Оросительные каналы рисовой системы должны возвышаться над орошаемой площадью, т.е. уровень воды в них должен быть на 20 см выше отметки поверхности поля. Оросительная норма при возделывании риса составляет 10 тыс. м3/га и более. Средний слой затопления рисового чека должен быть на более 15 см, а разность глубин воды у верхнего и 33 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» нижнего валиков – не более 10 см. Площадь чека зависит в основном от рельефа участка, водопроницаемости почв, поливной нормы и колеблется от 0,1 до 50 га и более. Чек хорошо спланирован, перепад в отметках поверхности чека не допускается более 0,3 см, т.к. большой перепад приводит к застою воды в понижениях рельефа и вымоканию посевов. Затопление чека может быть периодическим, при котором воду подают через 7...8 суток, и постоянным, с начала всходов или кущения до начала восковой спелости. 3.2.4. Лиманное орошение Лиманное орошение — это одноразовое влагозарядочное орошение путем задержания весеннего стока и промачивания почвы на значительную глубину (до 2 м и более). Для этого на пути стока талых вод устраивают земляные валы, которые задерживают воду и образуют лиманы. Лиманом называют мелководный водоем значительной площади. Лиманы бывают естественные и искусственные построенные с помощью земляных валов. Основная зона применения лиманного орошения – пространство сухих степей Юго-Востока, Заволжье, Казахстан и др. Несмотря на относительную дешевизну по сравнению с регулярным орошением, оно обеспечивает существенную прибавку урожая. Основной способ сельскохозяйственного использования лиманов – естественные сенокосы и пастбища, т.е. производство кормов. По глубине наполнения лиманы подразделяются на мелководные (при уклоне менее 0,001 средняя глубина до 0,25 м) и глубоководные (более 0,4 м). В зависимости от типа водного питания различают лиманы непосредственного наполнения за счет талых вод на склоне; лиманы наполняющиеся из водохранилищ и пойменные лиманы. Лиманы, создаваемые одним валом, называют одноярусным, а создаваемые несколькими рядами валов – многоярусными. Высоту земляного вала принимают больше глубины затопления на 0,15...0,30 м для мелких лиманов, на 0,2...0,5 м для глубоководных и до 1,5 м при возможности образования большой волны. В мелководных лиманах высота вала 0,5...0,7 м, ширина 34 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» гребня 0,75...1,0 м, заложение откосов φ = 1,5. Иногда валы проектируются и изготовляются переходного профиля с заложением обоих откосов 1:4. В глубоководных – высота вала до 3 м с шириной гребня примерно равной высоте вала, заложением откосов, мокрого 1:2, сухого 1:1,5. К сооружениям на системе лиманного орошения относятся: оградительные земляные валы, плотины при поперечных лиманах, при водохранилищах и в русле реки, водовыпускные сбросные сооружения и водообходы, водосборно-сбросные каналы. Водовыпуски строят в теле земляных валов для поддержания необходимого горизонта воды в лимане, наполнения и опорожнения его в расчетные сроки. Конструктивно они представляют собой трубчатый водовыпуск или шлюз-регулятор. Сбросные сооружения располагают в низовой дамбе на наиболее низком участке. Размеры отверстий водовыпусков рассчитывают на пропуск расчетного расхода 10% обеспеченности. 3.3. Типы оросительных систем Под оросительной системой понимают сеть крупных и мелких земляных каналов, трубопроводов и гидротехнических сооружении, назначение которых забирать воду из источника орошения (река, озеро, водохранилище, артезианская скважина) и транспортировать ее на орошаемую территорию не только в требуемом объеме, но и в сроки, предусмотренные технологией сельскохозяйственного производства. Схема оросительной системы представлена на рисунке 3.1. Оросительные системы принято делить по ряду признаков. 1) По принадлежности и обслуживанию водопользователей системы делят на государственные, межхозяйственные и внутрихозяйственные. К государственным относятся крупные системы, которые обслуживают группу сельскохозяйственных предприятий. Землепользование их исчисляется десятками и даже сотнями тысяч гектаров. Внутрихозяйственные оросительные системы обслуживают земли, принадлежащие только одному хозяйству, имеющему относительно небольшие площади орошения – от 200 до 6000...8000 га. В каждом крупном сельскохозяйственном 35 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» предприятии имеется отдел эксплуатации оросительной системы. Он следит за ремонтом каналов и сооружениями, а также распределением воды по отдельным бригадам и звеньям. Рис. 3.1. Схема оросительной системы: 1 – источник орошения; 2 – головной водозабор; 3 – магистральный канал (А ... Б – холостая часть; Б ... В – рабочая часть): 4, 5 – межхозяйственные и хозяйственные распределители; 6 – распределители севооборотных участков; 7 – участковые распределители; 8 – временные оросители; 9 – межхозяйственная и внутрихозяйственная водосбросная сеть; 10 – полевые и хозяйственные дороги; 11 – сооружения на оросительной и дорожной сети; 12 – лесозащитные полосы; 13 – вспомогательные устройства (телефон и др.) 2) По инженерному устройству различают системы открытые, закрытые и комбинированные. Оросительные системы по устройству и характеру действия могут быть трех типов: открытыми, когда вся система состоит из серии открытых больших и малых земляных каналов; закрытыми, когда оросительная сеть состоит из закрытых напорных трубопроводов; комбинированными или смешанными, когда крупные каналы состоят из открытых земляных или бетонных каналов, а мелкая внутрихозяйственная регулирующая сеть – из закрытых напорных трубопроводов. Наиболее совершенной является закрытая оросительная система. Она позволяет полностью автоматизировать подачу и распределение воды при поливе. 36 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» 3) По способу забора воды из источника орошения - с плотинным и бесплотинным водозабором. Системы машинного водоподъема и самотечные. Самотечные системы применяют при расположении орошаемого массива ниже уровня воды в источнике орошения. Вода в этом случае поступает на поля по каналу самотеком по уклону местности. Если орошаемое поле находится выше уровня воды в источнике, то применяют механический подъем воды насосной станцией. 4) По сельскохозяйственной специализации – хлопкосеющие оросительные системы, рисосеющие системы, плодоовощного направления и системы засушливых районов, преимущественно кормового и зернового направлений. 5) По техническому состоянию оросительные системы делятся на простые бытовые, улучшенные бытовые и новые (инженерные). К простым бытовым системам относятся старые системы, имеющие серьезные недостатки: веерность, параллелизм каналов, их извилистость, отсутствие инженерных сооружений на оросительной сети, низкий коэффициент полезного действия. Улучшенные системы включают также старые реконструированные системы. На таких системах имеются необходимые гидротехнические сооружения (подпорные, водопропускные, водомерные и др.). Устранена извилистость каналов, уменьшена длина холостой (транзитной) части каналов, увеличена их пропускная способность. К новым (инженерным) относятся системы, соответствующие высокому техническому уровню. Каналы покрыты противофильтрационными одеждами, для подачи воды на поля применяются закрытые трубопроводы, обеспечивающие минимальные потери воды на фильтрацию. Системы снабжены регулирующими сооружениями. Отличительная особенность территории оросительных систем состоит в том, что орошаемые площади сетью оросительных каналов разбиваются на поливные участки, огражденные со всех сторон непроходимыми для сельскохозяйственных машин и орудий каналами. Поливные участки – основные территориальные единицы орошаемого массива. Внутри поливного участка нет постоянных каналов или каких-либо других препятствий для передвижения тракторных агрегатов. Каналы делают временными: перед обработкой почвы их заравнивают, а для полива вновь нарезают. Длина поливного участка, равная длине гона трактора, должна быть не менее 400...600 м, чтобы не снижалась 37 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» производительность тракторных агрегатов. При организации территории, расположение оросительной системы должно быть, с одной стороны, увязано с границами хозяйств, населенных пунктов, усадеб, полевых станов, севооборотных участков, полей севооборотов, поливных участков, дорог и древесных насаждений, а с другой – обеспечивать возможность перекрестной обработки посевов, высокопроизводительное использование сельскохозяйственных машин и правильную организацию труда. Отсюда следует, что одно из основных требований организации орошаемой территории – укрупнение поливных участков и придание им правильной формы. Наилучшие формы, обеспечивающие лучшую производительность сельскохозяйственных машин и орудий, – прямоугольник с соотношением сторон 1:2 - 1:3 и квадрат. Площадь поливного участка принимают в пределах 20...100 га в зависимости от способа и техники полива, возделываемой культуры, водопроницаемости почвы. Поля севооборота должны быть одинаковых размеров, отклонение их от среднего размера поля севооборота допускается до 10% и как исключение на очень сложном рельефе – до 15...20%. Назначение оросительной системы не только забирать и транспортировать воду на поля, занятые сельскохозяйственной культурой, но и регулировать оптимальный водный и солевой режимы почвогрунтов. Поэтому оросительная система в современных условиях должна обладать двойным регулированием: при недостатке воды в почве подводить и распределять ее по территории, занятой культурой; при избытке, наоборот, отводить через водосбросную или дренажную сеть. 3.4. Элементы оросительных систем Оросительная система – это сложное водохозяйственное предприятие, представляющее собой совокупность каналов, сооружений, механизмов, оборудования, средств связи и многих других составных элементов, рассредоточенных по всей территории, обслуживаемой системой. Состав оросительной системы. Оросительная система решает водохозяйственные задачи, связанные не только с сельскохозяйственным, но и с промышленным производством в том или ином 38 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» водном бассейне или отдельно взятом хозяйстве. Оросительная система как комплексная водохозяйственная организация включает серию не только земляных каналов и трубопроводов, но и гидротехнических и дорожных сооружений (регулирующие водохранилища, водозаборные и другие сооружения). Она обычно состоит: из источника орошения (река, озеро, водохранилище, артезианские скважины); головного водозаборного сооружения или насосной станции (плотина, головной шлюз и др.); оросительных каналов и трубопроводов; оградительных, водосбросных и дренажных каналов; гидротехнических сооружений на каналах оросительной, водосбросной и дренажной сети; дорожной сети и мостовых сооружений; водорегулирующих и полезащитных лесных насаждений. Для орошения выбирают достаточно плодородный, не засоренный сорняками участок, близко расположенный к источнику воды, имеющий ровный рельеф и не требующий больших объемов планировочных работ. Уровень пресных грунтовых вод желательно иметь более 3 м, а минерализованных не менее 10 ... 15 м. Орошаемая территория подразделяется на орошаемую площадь нетто и брутто. Площадь нетто Fнт занята непосредственно сельскохозяйственными культурами. Площадь брутто F6p включает, кроме того, отчуждения под каналы и другие гидротехнические сооружения, дороги, лесополосы, полевые станы. Отношение орошаемой площади нетто к площади брутто представляет собой коэффициент земельного использования КЗИ= Fнт /F6р, который характеризует степень использования земельного фонда оросительной системы. В среднем для оросительных систем КЗИ близок к 0,90...0,95. В крупных оросительных системах выделяют также валовую площадь Fвал, с учетом неорошаемых по каким-либо причинам участков (засоленные или заболоченные земли, населенные пункты, крутые склоны), но находящихся в общем контуре оросительной системы. Степень использования земельного фонда оросительных систем характеризуется коэффициентом использования валовой площади: площадь орошения нетто 𝐹 КИВ = = 𝐹 Нт . (3.1) валовая площадь вал С помощью соответствующих сооружений оросительная система выполняет следующие функции: забор воды из 39 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» источников орошения, транспортирование ее на орошаемую территорию и распределение между водопользователями, севооборотными и поливными участками. Здесь вода посредством поливов переходит из состояния водного потока в состояние почвенной влаги. Оросительные системы включают множество элементов (рис. 3.1). 1) Источник орошения (река, озеро, водохранилище, скважина) должен обеспечивать оросительную систему водой приемлемого качества и в требуемом количестве. Природные воды бывают поверхностные и подземные. Сосредоточение природных вод на поверхности суши либо в горных породах, имеющих характерные черты распространения и режима, принято считать водным объектом. К поверхностным водным объектам относятся водотоки и водоемы. Естественные водотоки бывают периодические (временные) и постоянные (реки, ручьи). Искусственные водотоки – каналы и трубопроводы. Водоемы также подразделяются на естественные (озера, лиманы) и искусственные (пруды и водохранилища). Подземные воды образуются путем инфильтрации поверхностных. По условиям залегания подземные воды подразделяются на верховодку, грунтовые и артезианские воды; иногда выделяют межпластовые безнапорные воды. Верховодка – это временные, сезонные скопления капельно-жидких подземных вод в толще почв и пород зоны аэрации (ненасыщенной зоны) над поверхностью отдельных слоев или линз, обладающих слабой водопроницаемостью. Воды верховодки практически не применяют для орошения, однако иногда используют для водоснабжения сельских мест. Качество воды самое различное. Верховодки легко подвержены загрязнению, водные запасы их непостоянны. Нередко они служат причиной переувлажнения почв. К грунтовым – относят воды первого от поверхности водоносного горизонта, залегающие на водонепроницаемом пласту. Водоносный горизонт заполнен обычно не на полную мощность (сверху над уровнем грунтовых вод располагается зона аэрации), поэтому грунтовые воды имеют свободную водную поверхность, то есть ненапорны. Они обычно формируются непосредственно за счет инфильтрации атмосферных осадков, поэтому области питания и распространения грунтовых вод обычно совпадают. Уровень 40 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» грунтовых вод испытывает значительные колебания в зависимости от атмосферных осадков: во время снеготаяния и в дождливые периоды он повышается, а в сухое время понижается. Грунтовые воды легко доступны, но подвержены загрязнению, так как залегают на небольшой глубине. Их широко используют для водоснабжения сельских населенных пунктов. Для орошения грунтовые воды применяют реже. Артезианскими называют напорные подземные воды, находящиеся в водопроницаемых пластах (пористых, трещиноватых, закарстованных), перекрытых и подстилаемых водонепроницаемыми породами. Они залегают глубже грунтовых вод. Артезианские бассейны обычно формируются при вогнутом очертании слоев горных пород. В области питания бассейна водоносные пласты выходят на дневную поверхность, и здесь происходит инфильтрация. При опускании водоносных пластов в них образуются напорные воды, заключенные между водонепроницаемыми породами и не имеющие свободной водной поверхности. В области разгрузки артезианского бассейна водоносные напорные пласты разрезаются речными долинами; артезианские воды могут выходить на поверхность в виде восходящих источников (ключей, родников). Артезианские воды чистые в санитарном отношении, их дебит (расход воды из скважины) относительно устойчивый. Эти воды применяют преимущественно для водоснабжения городов, в маловодных местностях для орошения, особенно при использовании дождевальных машин «Фрегат». Подземные источники воды весьма ограниченно применяют для орошения, однако в безводных районах их можно с успехом использовать для этих целей. Особенность подземных вод – повышенная минерализация и пониженная температура. 2) Головной водозабор. Головное (водозаборное) сооружение или насосная станция – служит для забора воды из источника орошения и подачи ее в магистральный канал. Забор воды из источников и подача ее в оросительные и обводнительные системы, в зависимости от местных топографических и гидрогеологических условий, осуществляются самотеком или машинным способом. Самотечный способ забора воды без создания подпора применяется при обеспеченном повышении горизонтов воды в водоисточнике над отметками дна магистрального канала. Больше распространены в современной практике бесплотинный и плотинный тип водозабора. Более совершенным типом 41 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» водозабора является самотечный, осуществляемый при помощи подпорных сооружений – глухих или водовыпускных плотин, построенных на водотоках постоянного или периодического действия. К машинному типу водозабора относится ряд отдельных стационарных, плавучих и передвижных насосных станций. Плавучие насосные станции применяют на реках или водоемах со значительным колебанием горизонта воды в них. 3) Магистральный канал и его ветви транспортируют воду от источника орошения к орошаемому массиву и распределяют ее между межхозяйственными или хозяйственными распределителями. Магистральный канал принято делить на две части – холостую (транзитную) и рабочую. Холостой частью называется участок канала от головных сооружений до выпуска воды в первый распределитель. Холостая часть только транспортирует воду. Часто на холостой части устраивают отстойники. Рабочая часть распределяет воду между отходящими от него распределителями. Проходит она по водоразделам и наивысшим точкам, чтобы обеспечить подачу воды в любой пункт системы. Большое значение имеет выбор уклона магистрального канала. Чем больше уклон, тем длиннее холостая часть, но меньше сечение канала. С другой стороны, чем больше уклон канала, тем выше скорость течения воды, тем выше опасность размыва русла канала. 4) Хозяйственные распределители распределяют воду между севооборотными участками или подают ее непосредственно в участковые распределители и обеспечивают водой временную оросительную сеть. 5) Временные оросители. Временная регулирующая сеть (временные оросители, выводные и вспомогательные борозды) подает воду к дождевальным машинам, в поливные борозды, полосы, чеки. 6) Сеть водосборно-сбросных каналов (водосборные, дренажные каналы, концевые сбросы и др.), служит для отвода стока весеннего снеготаяния и ливней с территории оросительной системы и эксплуатационных сбросов воды из каналов и трубопроводов. Дренажная сеть служит для понижения уровня грунтовых вод в целях предупреждения засоления и заболачивания почв. 7) Гидротехнические сооружения различного типа (водовыпуски, подпорные, сопрягающие сооружения и др.). 8) Полевые и хозяйственные дороги. На оросительных 42 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» системах необходимо иметь разветвленную систему дорог, состоящую из полевых дорог – для подъезда к каждому поливному участку, подъездных дорог – для связи с населенными пунктами. Для надзора за крупными оросительными каналами и сооружениями, а также для перевозки строительных материалов и оборудования при их ремонте устраивают эксплуатационные дороги (часто с твердым покрытием), которые располагают вдоль крупных каналов. 9) Вспомогательные устройства. Средства связи – для оперативного управления работами по всем пунктам эксплуатационной службы (телефоны, радиостанции). Производственные, служебные, жилые и все другие гражданские здания, склады, гаражи, мастерские, подсобные помещения. Транспорт, набор необходимых механизмов, снарядов, инструментов. Полосы отчуждения под каналы и все виды сооружений, дороги, древесные насаждения и полезащитные лесные полосы. 10) Лесозащитные полосы – одно из непременных условий правильной организации территории орошаемого хозяйства. Их делают продуваемой конструкции из высокорастущих пород деревьев с невысоким подлеском и с обязательным учетом местных климатических условий. Основные лесополосы следует размещать по возможности нормально (перпендикулярно) к направлению господствующих ветров. Расстояние между полосами и число рядов в них устанавливают в зависимости от силы ветра, принятой породы и требований биологического дренажа. Как правило, лесные полосы размещают вдоль постоянных каналов оросительной сети, по границам полей севооборотов. Эти полосы проектируют одно или двухрядные, по обеим сторонам канала. Вдоль участковых распределителей принимают двухрядную посадку, а вдоль хозяйственных – в три-четыре ряда. Лесополосы располагают так, чтобы тень деревьев падала на каналы и затеняла их. 43 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» 3.5. Типы и конструкции плотин Плотины – это гидросооружения, перегораживающие водный поток и тем самым поднимающие (подпирающие) уровень воды перед собой. Часть водоема или потока с более высоким уровнем воды называется верхним бьефом, а часть с другой стороны плотины – нижним бьефом. Разность уровней воды в этих бьефах определяет напор на сооружение. По назначению плотины разделяются на водоподъемные и водохранилищные. Водоподъемные плотины подпирают уровень воды на небольшую высоту для благоприятного забора воды из реки, командования над орошаемой территорией, борьбы с наносами, движения водного транспорта, лесосплава и использования водной энергии. Водохранилищные плотины перекрывают долину реки между коренными берегами и образуют водохранилища большой емкости, регулирующие сток реки. К водохранилищным относятся и небольшие плотины, создающие пруды. По высоте подъема воды плотины делятся на низконапорные с глубиной воды у плотины до 15 м, средненапорные – с глубиной 15.. .50 м и высоконапорные – с глубиной более 50 м. По способу пропуска воды из верхнего бьефа в нижний различают глухие плотины без отверстий для пропуска паводков, водосливные с переливом воды через гребень и щитовые, поделенные быками на отдельные пролеты, перекрываемые затворами. По роду применяемых строительных материалов плотины бывают земляные, каменные и каменно-земляные, бетонные и железобетонные, деревянные и из других материалов. Земляные плотины – древнейшие гидротехнические сооружения. В Индии, Египте и в других странах древней культуры их строили за 1000 лет до н.э. В России земляные плотины служат водоподпорным сооружением многих крупных гидроузлов (все Волжские ГЭС, Цимлянского гидроузла и др.). Кроме того, они являются основным элементом громадного числа прудов и водохранилищ, собирающих местный сток для орошения. Земляные плотины имеют ряд преимуществ: использование местных строительных материалов; простота конструкции, позволяющая создавать плотины любой высоты и производить последующее наращивание гребня за счет досыпки со стороны низового откоса; экономичность и долговечность. 44 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Основным недостатком является устройство дорогостоящих водопропускных сооружений, т.к. по конструкции земляные плотины относятся к глухим и не допускают перелива воды через гребень. Для возведения земляных плотин применяют самые разнообразные грунты: суглинки, супеси, пески, песчаногравелистые и даже гумусированные для определенной части плотины. Лучшими считаются суглинки. Непригодны сильно засоленные грунты с содержанием воднорастворимых солей более 6%. Все указанные грунты в большей или меньшей степени водопроницаемы. Поэтому подпор воды перед плотиной вызывает в ее теле фильтрационный поток. Он проходит через плотину, теряет часть напора и выклинивается на низовом откосе. Это ухудшает условия устойчивости откоса и приводит к утечке воды из водохранилища. Фильтрация также наблюдается в основании и в обход плотины. Для уменьшения потерь воды из водохранилища через плотину делают специальные преграды (ядро или экран) из глин или других водоупорных грунтов (рис. 3.2). Рис. 3.2. Типы грунтовых плотин: а – однородная; б – с центральным ядром; в – с наклонным ядром; г – с экраном; д – с пластичным экраном; е – с жесткой диафрагмой; 1 – гребень плотины; 2 – низовой откос; 3 – берма; 4 – дренажная призма; 5 – грунтовая призма; 6 – подошва плотины; 7 – верховой откос; 8 – крепление верхового откоса; 9 – верховая упорка призмы; 10 – ядро; 11 – переходные зоны; 12 – низовая упорная призма; 13 – грунтовый экран; 14 – понур; 15 – пригрузка; 16 – подготовка под негрунтовым экраном; 17 – негрунтовый экран; 18 – диафрагма; 19 – фильтр Ядро размещают вертикально в средней части плотины, по 45 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» возможности ближе к верховому откосу. Оно должно на 0,5...0,7 м превышать расчетный уровень воды в водохранилище. Толщина его по верху принимается не менее 0,8 м. На уровне подошвы плотины ядро должно иметь толщину не менее 0,1 напора (2...2,5 м). Для снижения фильтрации под основанием плотины устраивают замок или зуб (как правило, из глины) шириной по низу 1...1,5 м с откосами 1:0,5 или 1:1. Его врезают в водоупорный слой на глубину 0,5... 1,0 м. Если водоупорный слой залегает глубже 3 м, то обычно сверху (на глубину 2...3 м) создают замок, а ниже, до водоупорного слоя (вглубь него на 0,5 м) забивают шпунтовую стенку. Экран (из мягкой глины или бетона или полиэтиленовой пленки) располагают вдоль верхового откоса плотины, преграждая путь фильтрационному потоку в самом его начале. В этом случае вода насыщает значительно меньший объем тела плотины. При замерзании пластичные грунты экрана разрыхляются и затем резко снижают свои водоупорные свойства, поэтому экран прикрывают защитным слоем из песчаных или песчано-гравелистых грунтов толщиной больше глубины промерзания грунта. Толщину экрана по верху принимают не менее 0,8 м (нормально к откосу), а по низу – не менее 0,1 напора, но не менее 2 м. Недостатком экрана следует считать его подверженность деформациям при осадке тела и основания плотины. При значительной мощности водопроницаемого слоя основания для снижения здесь потерь воды на фильтрацию перед экранированной плотиной устраивают понур из таких же грунтов, как и экран. Он является продолжением экрана по дну водохранилища. Длину понура берут из условий желаемого уменьшения потерь на фильтрацию, иногда принимая 3...5 и более глубин водохранилища, а толщину – не менее 0,5...0,75 м в начале и до толщины экрана при смыкании с ним. Вместо ядра из пластичных грунтов применяют (особенно при скальном основании) жесткие бетонные, железобетонные или металлические диафрагмы. Один из их недостатков – возможность появления в них трещин из-за неравномерной осадки тела плотины. Таким образом, земляная плотина – это насыпь трапецеидального или близкого к трапеции поперечного сечения с прямыми или ломаными боковыми сторонами, называемыми откосами. 46 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» При проектировании и строительстве плотин необходимо соблюдать следующие требования: размеры поперечного профиля должны обеспечивать устойчивость плотины и основания при любых условиях работы сооружения; фильтрационную воду, просачивающуюся из водохранилища в нижний бьеф, необходимо перехватывать и отводить системой дренажных устройств; во избежание перелива воды через гребень плотины водосбросное сооружение должно быть рассчитано на пропуск максимального паводка; откосы плотины должны быть защищены от действия волнобоя (верховой откос) и климатических факторов. Земляные плотины не допускают перелива воды через гребень, что может привести к их разрушению, поэтому гребень плотины располагают выше расчетного уровня воды в водохранилище на величину d, тогда высота плотины будет равна: 𝐻пл = ℎНПУ + ℎФПУ + ℎус + ℎсг + 𝑑, (3.2) где hНПУ – глубина воды у плотины при НПУ, м; ℎФПУ – толщина сливной призмы или разность отметок воды у плотины при НПУ и ФПУ (обычно 1,0.. 1,5 м); hус – высота усадки тела плотины (обычно 5... 10% от Нпл), м; ℎсг – высота снятия грунта в основании плотины (0,3.. .0,4 м); d – превышение гребня над расчетным уровнем воды в пруду, 𝑑 = ℎ𝐻 + ∆ℎ + 𝑎, (3.3) где hH – высота наката ветровой волны на откос, м; ∆ℎ – высота ветрового нагона, м; 𝑎 – запас, принимаемый не менее 0,5 м для плотин, разрушение которых может вызвать последствия катастрофического характера и угрожать безопасности населения. Высота ветрового нагона ∆ℎ, зависит от скорости ветра, его направления к водохранилищу, длины разгона волны, глубины водохранилища и других факторов. При скорости ветра 20 м/с, длине разгона – 10 км и глубине водохранилища – 5...10 м, ветровой нагон составляет 0,25…0,12 м. Превышение гребня плотины над ФПУ с учетом высоты наката волны на откос и ветрового нагона обычно составляет 1,0..1,5 м. Гребень – самая высокая часть плотины. Ширину его определяют с учетом типа плотины, проезда транспорта и 47 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» эксплуатационных требований. Если проезд по гребню не предусматривается, его ширину назначают не менее 3 м, но не более 5 м. Если по гребню будет проходить дорога, его ширину назначают 10... 12 м и более. Минимальная ширина гребня для небольших плотин 3...4 и 6 м для средних. Для стока воды гребню в обе стороны от оси плотины придается уклон 0,02...0,04. Откосы плотины выбираются в зависимости от грунтов. Слишком крутые откосы могут оказаться недостаточно устойчивыми и обрушиться, тогда, как пологие вызовут излишнее увеличение объема тела плотины. Устойчивость откоса зависит от его крутизны, высоты, физико-механических свойств грунта откоса и основания, влажности отдельных зон откоса, а также от положения направления движения фильтрационного потока в теле плотины. Для земляных плотин 4 класса, при хороших грунтах основания, рекомендуемые заложения откосов представлены в таблице 3.2. Для предохранения низового откоса от размыва дождевыми и талыми водами и для увеличения его устойчивости через 10... 15 м по высоте устраивают горизонтальные площадки (бермы) шириной до 6 м. У внутреннего края бермы располагают кювет, из которого вода отводится за пределы плотины. Иногда бермы предусматривают и со стороны водохранилища с целью усиление крепления верхового откоса. Таблица 3.2 Заложение откосов земляных плотин Расчетная высота и грунт плотины, м до 5,0 5,0-10,0 10,0-15,0 Откос глини- песча- глинипесчаглини- песчастый ный стый ный стый ный Верховой 2,0 2,5 2,5 3,0 3,0 3,0 Низовой с дре- 1,5 2,0 1,75 2,0 1,75 2,0 нажем Низовой без 1,75 2,0 2,0 2,25 2,25 2,25 дренажа В целях предохранения верхового откоса от разрушения применяют различные виды его крепления (каменную наброску, бетонные монолитные и железобетонные плиты, асфальтобетон биологическое крепление). Древесные насаждения и кустарники высаживают на откосе весной после пропуска весеннего паводка, по урезу воды при НПУ. Хорошо развитые кустарники гасят волны, 48 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» смыва и разрушения грунта на откосе не бывает. Корневая система, пронизывая грунт на глубину до 30 см и более, придает плотине прочность и долговечность. Низовые откосы для предохранения от разрушения засевают многолетними травами или обкладывают дерном. Контрольные вопросы 1. Что такое орошение земель? Цель орошения. 2. Орошение регулярное и одноразовое. 3. Назовите распространенные способы полива сельскохозяйственных культур. 4. Основная задача техники полива. Требования к способам полива. 5. Назовите основные факторы, влияющие на выбор способа полива. 6. Водопоглощающая способность почвы – как главный фактор выбора способа полива. 7. Планировка орошаемой поверхности. Её цели. 8. Сущность полива по бороздам. Положительные и отрицательные стороны. Условия применения поливов по бороздам. 9. Классификация борозд по глубине, форме, характеру заполнения и движения воды. Условия их применения. Расстояние между бороздами. 10. Процесс полива по бороздам. Полив нормой добегания, переменной струей, прерывистой струей. 11. Сущность полива по полосам. Условия его применения. 12. Полив затоплением. Его сущность. Условия его применения. 13. Типы оросительных систем 14. Элементы оросительных систем 15. Плотины. Типы и конструкции земляных плотин 16. Каковы условия выбора места для пруда (водохранилища)? 17. Что такое топографическая характеристика пруда, и какие зависимости она представляет? 18. Каковы характерные уровни и объемы воды в пруду или водохранилище? 19. Дайте определение плотины и назовите ее основное назначение. Что такое напор на плотину? 20. Классификация плотин по назначению, по высоте, по способу пропуска воды из верхнего бьефа в нижний, по роду применяемых строительных материалов. 21. Назовите основные конструктивные элементы земляной плотины. 22. Что такое оросительная способность источника орошения, и как она определяется? 49 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» 4. ОСУШИТЕЛЬНЫЕ МЕЛИОРАЦИИ 4.1. Задачи и методы осушительных мелиораций Осушительные мелиорации – это мероприятия по регулированию водного, воздушного, теплового и питательного режимов избыточно увлажненной территории путем устранения избытков воды в почве для повышения плодородия земель и урожайности сельскохозяйственных культур. Более 75% территории России и около 51% территории стран СНГ находятся в зоне избыточного увлажнения, где осушительные мелиорации играют исключительно важное, нередко определяющее значение для рационального ведения сельскохозяйственного и лесохозяйственного производства, улучшения условий существования человека, мест обитания биоты, рекреационной обстановки, дизайна ландшафтов. Осушение (дренаж) играет важную роль в создании транспортных коммуникаций, зданий промышленного и гражданского назначения, спортивных сооружений (стадионов, спортплощадок, футбольных полей), аэродромов и др. Осушительные мелиорации призваны регулировать водный, воздушный, тепловой и питательный режимы с целью повышения урожайности с-х культур. Они применяются для улучшения роста леса и состава древесных пород, при добыче торфа или полезных ископаемых открытыми способами (уголь, железная руда и др.), при строительстве промышленных объектов, населенных пунктов, сельскохозяйственных и животноводческих комплексов, дорог, аэродромов и других объектов. Осушительные мелиорации должны осуществляться с учетом охраны окружающей среды, наиболее эффективного использования земельных и водных ресурсов, предупреждения образования водной и ветровой эрозии, пожаров на торфяных почвах, закрепления песчаных почв, сохранения и создания водоохранных лесных полос и массивов вдоль рек, крупных каналов, дамб, по берегам водохранилищ и на водосборах. Осушительные мелиорации необходимы в зоне избыточного увлажнения, то есть в районах, где атмосферные осадки превышают испарение. Помимо этого, переувлажнение может быть следствием плохих условий для оттока избыточных вод. На водоразделах отток может быть затруднен из-за малого уклона поверхности, большой ее шероховатости, наличия западин, малой 50 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» водопроницаемости почв и грунтов. В пониженных местах переувлажнению способствует приток поверхностных и подводных вод и недостаточный их отток из-за слабой естественной дренированности территории: малые глубины и уклоны, недостаточная пропускная способность водотоков. Переувлажнению часто подвержены поймы рек. Оно может быть следствием деятельности человека: подтопление и периодическое затопление земель по берегам водохранилищ, уменьшение пропускной способности водотоков при строительстве мостов, дорог и дамб; уничтожение лесной растительности на склонах и др. Сейчас есть программа «Развитие мелиорации сельскохозяйственных земель до 2020 г.». По этой программе площадь капитально улучшенных земель составит 9,3 млн. га, в том числе 4,9 млн. га орошаемых и 4,4 млн. га осушенных земель. Будет проведен полный комплекс различных мелиораций, что должно обеспечить восстановление плодородия почв. Самая большая проблема – восстановление внутрихозяйственных мелиоративных систем. Сейчас государство может подавать воду для орошения потребителям, но они не в состоянии ее принять. Там, где сохранились оросительные или осушительные системы урожайность в 1,5-2 раза выше. Причины возникновения избыточного переувлажнения следующие: 1) в местностях, где атмосферные осадки превышают испарение и плохие условия оттока избыточных вод; 2) на водоразделах из-за малых уклонов поверхности, наличия западин, почв с пониженной фильтрацией (водопроницаемостью); 3) понижениях из-за притока поверхностных и грунтовых вод; 4) из-за недостаточной пропускной способности водотоков (рек, ручьев) при строительстве дорог, мостов, дамб; 5) при уничтожении лесной растительности на склонах. Известно, что растения плохо переносят переувлажнение. Например, зерновые культуры при затоплении гибнут через несколько суток, а овощи сильно снижают урожайность. Поэтому на осушительных системах не должны допускать длительного подтапливания корневой системы растений (более 2-3 суток) из-за подъема грунтовых вод. Например, если при уровне ГВ 1,0-1,5 м урожайность картофеля на осушенном торфянике составит 100%, то при 0,7 м – 60% и при 0,5 м – 20%. Капуста без затопления даст 51 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» 588 ц/га, при 2-х сутках затопления – уже 480 ц/га, 5 сут. – 200 и 7 сут. – 154 ц/га, а масса кочана снизится в 4 раза. Основной задачей осушительных мелиораций является удаление избыточной влаги с болот и заболоченных земель. Если заболачивание земель вызывается поверхностными водами, то их осушение сводится к удалению излишка поверхностных вод усилением стока или к ограждению осушаемой площади от притока воды извне. При питании болот и заболоченных земель грунтовыми водами осушительные мероприятия должны быть направлены: 1) на регулирование оттока грунтовых вод; 2) на поддержание оптимальной влажности почв; 3) на ограждение от поступающих извне на осушаемый участок грунтовых вод или ослабление их напора. В том случае, когда заболачивание происходит за счет нескольких источников, осушение производится смешанным путем: открытая осушительная сеть может соединяться с закрытым дренажем и т.д. На отдельных территориях необходимо сочетать осушение с увлажнением почв в засушливые периоды года. Объекты осушения для сельского хозяйства – болота, заболоченные и минеральные земли постоянного или временного увлажнения. Для их осушения строят осушительную сеть, которая обеспечивает отвод избытка воды до нормы осушения (глубина грунтовых вод, обеспечивающая влажность корнеобитаемого слоя почвы, необходимую для получения высоких урожаев). Методы и способы осушения определяются типом водного питания и сельскохозяйственным использованием территории. Под типом водного питания понимают основной источник поступления воды, который при определенных природных условиях приводит к переувлажнению почвы. Время осушения. Срок, за который дренажная система отводит избыточную гравитационную влагу с поверхности почвы и из основной толщи корнеобитаемых горизонтов, называется временем осушения. В практике проектирования осушительных систем приняты следующие нормативы, регламентирующие допустимые сроки затопления почв. Норма осушения. Нормой осушения называют наиболее благоприятное положение уровня грунтовых вод на осушительной системе для роста и развития сельскохозяйственных растений и производства полевых работ. Норма осушения – величина динамичная. Она определяется рядом факторов. Норма осушения 52 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» обусловлена прежде всего экологическими особенностями возделываемой культуры и динамикой ее развития. Она должна соответствовать способности растения свободно развивать корневую систему на разных фазах вегетации. Норма осушения зависит от свойств почв и должна обеспечивать формирование такой зоны, свободной от избыточного увлажнения, в которой воздухоносная пористость выше слоя капиллярно-замкнутой воды превышает 810%. Поэтому при грунтовом заболачивании для создания одного и того же по своей мощности корнеобитаемого слоя уровни грунтовых вод должны быть тем глубже, чем тяжелее гранулометрический состав почвы. Причины заболачивания, источники питания болот и заболоченных земель, а также цель мелиорации определяют способы и методы ее проведения. Метод осушения – это принцип воздействия на водный режим почвы, определяющий путь отвода избыточных вод. Выделяются следующие методы: при атмосферном типе питания обеспечивается ускоренный поверхностный сток, при грунтовом – понижение уровня грунтовых вод; при напорном – снижение напора и уровней напорных вод; при грунтово-напорном – понижение уровней напорных и грунтовых вод; при намывном – ускорение паводкового стока. Методы осушения сельскохозяйственных земель следующие: - ускорение поверхностного стока (ускорение поверхностного стока применяется при удалении с осушаемого массива поверхностных вод, образовавшихся за счет атмосферных осадков и поверхностных вод, когда поступление поверхностных вод с водосбора прекращено, а также при отводе паводковых вод); - понижение уровня грунтовых вод (понижение уровня грунтовых вод проводят при повышении уровня грунтовых вод из-за атмосферных осадков, перенасыщения грунтов поверхностными водами после паводкового затопления, поступления избыточных грунтовых или грунтово-напорных вод с водосбора); - ограждение от поступления или регулирование поступления грунтовых и грунтово-напорных вод с водосбора (ограждение от поступления или регулирование поступления грунтовых и грунтово-напорных вод направлено на снижение интенсивности грунтового и грунтово-напорного питания); 53 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» - ограждение от поступления делювиальных вод с водосбора (ограждение от поступления делювиальных вод с водосбора целесообразно при делювиальном питании); - защита от затопления водами рек, озер, водохранилищ или его регулирование (защита от затопления водами рек, озер и водохранилищ или его регулирование позволяет создать благоприятный водный режим и обогатить почву питательными веществами, содержащимися в наносах); - защита от подтопления водами рек, озер, водохранилищ и др. (ограждение от поступления фильтрационных вод из рек и водохранилищ позволяет понизить уровень грунтовых вод на прилегающей осушаемой территории). На большинстве объектов создание необходимого водновоздушного режима осушаемых земель достигается совместным применением нескольких методов, особенно это относится к пойменным землям, водно-воздушный режим которых формируется с участием многих факторов. Взаимное расположение элементов осушительной подсистемы на плане и в вертикальной плоскости отражается в схеме осушения. Определяющими ее факторами являются: тип водного питания, причины заболачивания, характер использования земель и д.р. Наряду со схемой осушения составляется схема комплексного использования и охраны водных и земельных ресурсов. Это проектно-прогнозный документ, от которого зависят характер, очередность и эффективность мелиоративного и водохозяйственного строительства. Выделяются региональные, бассейновые, областные и районные схемы. 4.2. Элементы осушительных систем Осушительная система – это комплекс инженерных сооружений и устройств для регулирования водного режима переувлажненных земель в соответствии с потребностями сельскохозяйственного производства. Все осушительные системы, при помощи которых осуществляется мелиорация, принято классифицировать: по степени канализации (сеть каналов развитая и разреженная); по способу отвода воды (самотечные и с механическим подъемом воды); 54 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» по типам осушительных каналов (открытые и закрытые). Выделяются также системы двустороннего действия (осушительно-оросительные, осушительно-увлажнительные с предупредительным шлюзованием). По принадлежности системы делятся на внутрихозяйственные и межхозяйственные. В осушительной системе различают следующие основные части: оградительную, регулирующую и проводящую сети; водоприемник и сооружения на осушительной сети; водообеспечивающую и оросительную сети. 1. Оградительная сеть служит для ограждения мелиорируемого участка от поступления вод извне. Она состоит из защитных валов, нагорных и ловчих каналов. Валы создаются обычно при мелиорации пойм в дельтах рек для защиты от паводка. Нагорные каналы предназначены для перехвата поверхностных вод. В зависимости от характера водосборов и количества поверхностных вод нагорные каналы могут быть прерывистые, подсоединенные к магистральному каналу или водоприемнику. Для задержки стока грунтовых вод служат ловчие каналы (дрены). Обычно они глубже нагорных. Ловчие каналы могут быть как открытыми, так и в виде закрытого дренажа. Для перехвата глубинных грунтовых вод по дну ловчего канала строятся трубчатые колодцы. Глубина ловчих каналов очень большая, иногда может превышать 3-4 м. 2. Назначение регулирующей сети – создавать водный и воздушный режимы почв непосредственно на осушаемой площади путем сбора и отвода избыточных поверхностных и грунтовых вод. В зависимости от почвенных и гидрологических условий регулирующая сеть может быть собирательной или дренажной. Собирательная сеть состоит из собирателей на тяжелых почвах, дренажная – из осушителей на легких почвах, где сток формируется по порам подпахотных слоев почв. Состав элементов регулирующей части осушительной системы зависит от метода осушения. Регулирующая осушительная сеть может быть открытой, временной и закрытой. 3. Основная задача проводящей сети состоит в своевременном и полном отводе в водоприемник поверхностных или почвенногрунтовых вод (ПГВ), стекающих непосредственно в проводящие каналы или поступающие через регулирующую сеть. Проводящие осушительные каналы подразделяются на магистральный 55 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» (главный) и боковые – коллекторы различных порядков, которые подают воду в магистральный канал и через него в водоприемник. Магистральный канал прокладывают по наиболее низким отметкам осушаемой территории, стремясь обеспечить двусторонний прием воды. 4. Водоприемник предназначен для приема воды, собираемой осушительной сетью. Водоприемниками могут быть естественные или искусственные водотоки и водоемы. Естественные водотоки и водоемы – это озера, морские заливы, реки, ручьи, балки, ложбины; искусственные – пруды, водохранилища, крупные каналы. Однако не все водоемы и водотоки могут быть использованы в качестве водоприемников. Как водоприемники они должны отвечать следующим требованиям: положение горизонта воды не должно создавать подпора ее в магистральном канале и подтопления осушаемой территории; пропускная способность водоприемника должна быть такой, чтобы своевременно удалять все поступающие в него с осушаемой площади воды; водоприемник должен иметь постоянные и устойчивые русла и берега. 5. К сооружениям на осушительных системах относятся: гидротехнические сооружения, дорожная сеть, природоохранные сооружения, эксплуатационная сеть. Гидротехнические сооружения служат для управления потоком воды при ее отводе и перераспределении, а также для предотвращения размывов и заиления каналов дрен. Дорожная сеть (дороги, мосты, переезды) предназначена для обеспечения беспрепятственного въезда и выезда транспортных средств и сельскохозяйственных машин на любое поле осушаемого массива в необходимые сроки. Природоохранные сооружения и устройства применяют для охраны и улучшения естественных ландшафтов, фауны и рекреационного использования осушаемых земель. Эксплуатационная сеть служит для контроля и надзора за работой всех звеньев осушительной системы и обеспечения ее безупречной работы. Она включает здания, линии связи, эксплуатационные дороги, гидрометрические посты и т.д. 6. В системы двустороннего регулирования входит еще аппарат обратного действия, либо задерживающий сток, либо подводящий воду извне (осушительно-увлажнительные системы). Для увлажнения осушенных почв применяют способ подпочвенного и внутрипочвенного увлажнения и орошение дождеванием. 56 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» 4.3. Способы осушения почв Способ осушения – это совокупность технических средств, позволяющих принять и своевременно отвести избыток влаги за пределы осушаемой территории. К способам осушения относятся: горизонтальный дренаж (закрытый, открытый, систематический, выборочный разреженный); вертикальный дренаж (головной, площадной, выборочный); комбинированный дренаж; оградительная система; агромелиоративные мероприятия и др. Способы осушения включают гидротехнические средства, агромелиоративные мероприятия, противоэрозийные мероприятия, а так же агротехнические приемы. Выбор способа осушения производится на основе технико-экономических расчетов. Способ осушения определяет принципиальную схему и конструкцию основного элемента осушительной сети – ее регулирующей сети. Способы осушения земель приведены в таблице 4.1. Осушение открытыми каналами. Осушение открытыми каналами применяют для регулирования режима почвенно-грунтовых вод, избыточных поверхностных вод и в качестве предварительного осушения перед строительством закрытого дренажа. Магистральные осушительные открытые каналы прокладываются главным образом в понижениях на местности, куда стекают поверхностные и грунтовые воды. Кроме того, необходимо стремиться, чтобы каналы располагались нормально к линиям токов грунтовых вод, т. е. в направлении горизонталей грунтового потока (при регулировании почвенно-грунтовых вод). Осушительные каналы располагают в плане так, чтобы они как можно больше пересекали и перехватывали поток поверхностных и грунтовых вод. Это основное положение при проектировании расположения в плане сети каналов для регулирования грунтовых и поверхностных вод. Для максимального перехвата поверхностных вод регулирующие каналы должны следовать в направлении горизонталей местности и быть прямолинейными. При сложном рельефе каналы могут быть и не прямолинейными, но тогда углы поворота канала должны иметь большой радиус, а изогнутость канала – одно направление. 57 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Таблица 4.1 Способы осушения земель Тип водного питания Атмосферный Метод осушения Способ осушения Ускорение поверхностного стока Открытые каналы (собиратели), искусственные ложбины, закрытые собиратели, планировка поверхности, агромелиоративные мероприятия (глубокое рыхление почвы, выборочное бороздование, профилирование, грядование и гребневание поверхности, узкозагонная вспашка, вспашка вдоль склона) Кротовый и щелевой дренажи, агромелиоративные мероприятия (глубокое рыхление, глубокая вспашка, рыхление подпахотного горизонта, кротование, глубокое мульчирование почвы, известкование почвы, обработка почвы химическими мелиорантами, пескование торфов, мероприятия по уменьшению глубины промерзания и ускорению оттаивания почвы) Открытые каналы (осушители), закрытый материальный дренаж (систематический или выборочный), вертикальный дренаж, кротовый и щелевой дренажи, углубление естественных дрен (реки, ручьи), кольматаж поверхности Ловчие каналы и дрены, береговой дренаж, вертикальный дренаж Антифильтрационные завесы, мероприятия по ограничению питания грунтовых вод (борьба с потерями в каналах и пр.), биологический дренаж Глубокий горизонтальный (открытый и закрытый) дренаж, вертикальный дренаж, разгрузочные скважины – усилители горизонтального дренажа Устройство водозабора подземных вод, мероприятия по ограничению питания напорного водоносного горизонта Нагорные каналы и ложбины, перехватывающие дрены, защитные дамбы Повышение инфильтрационной и аккумулирующей способности почв Грунтовый Понижение уровня грунтовых вод Перехват потока грунтовых вод Уменьшение их притока Грунтовонапорный Склоновый Намывной Понижение пьезометрических уровней на объекте Понижение пьезометрических уровней за его пределами Перехват на границе объекта склонового поверхностного потока Уменьшение притока поверхностных вод со стороны Ускорение руслового паводкового стока Защита территории от затопления Разгрузка реки (озера) системой мероприятий по регулированию стока Комплекс противоэрозийных мероприятий на склоне (создание прудов, лиманов, лесонасаждение, вспашка зяби и пахота поперек склона, лункование почвы, повышение агротехники и интенсивности использования земель, оструктуривание почв) Регулирование рек-водоприемников (спрямление, углубление, уширение, расчистка русла) Обвалование рек, озер, нагорно-ловчих каналов Устройство водохранилищ на реке и ее притоках, переброска части стока в бассейн другой реки, перехват притоков реки (озера) каналом со сбросом воды ниже объекта 58 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Открытые регулирующие каналы необходимо прокладывать с учетом рельефа местности и поверхности болота, который она примет после осадки торфа, причем, по возможности, под прямым углом к проводящим каналам. Длину каналов и расстояния между ними определяют из расчетных данных. Для отвода собранной воды дну канала придают уклон не менее 0,0005. Каналы бывают обычно трапецеидального сечения, но могут иметь и параболическое или сложное. Поступление почвенных вод в канал происходит через его дно и стенки. Открытые каналы обладают рядом существенных недостатков и самостоятельное использование их для осушения земель в настоящее время не рекомендуется. На массивах, где осушение производится открытыми каналами, теряется полезная площадь угодий (примерно 12-15% осушаемой территории). Каналы требуют постоянного ухода, так как зарастают водной растительностью, а их берега – сорняками. Они создают неудобства при механизированной обработке земли. Сейчас открытые каналы применяют главным образом для предварительного осушения болот, чтобы отвести воду из верхних слоев залежи и обеспечить осадку торфа и его уплотнение, а также в качестве временной меры для осушения сенокосных угодий и предварительного осушения перед укладкой закрытого материального дренажа. Осушение заболоченных земель и болот осуществляется системой открытых каналов и с помощью закрытых дрен (горизонтальный дренаж), посредством водопонижающих скважин (вертикальный дренаж), а также различных комбинаций средств осушения. Открытые каналы располагают в плане с учетом использования сельскохозяйственных и дождевальных машин. На глубоких открытых каналах, врезающихся в слой хорошо водопроницаемых песков, залегающих под торфом, желаемого результата при шлюзовании не достигают, поскольку в этом случае водопроницаемые пески служат большой естественной пластовой дреной, по которой вода уходит в водоприемник. В подобных случаях делают неглубокие открытые каналы (глубиной до 1,5-1,6 м) через 500-1000 м и укладывают малоуклонные дрены (0,0005). Откосы каналов часто разрушаются, особенно в местах высачивания воды на откос. При этом происходит его размыв, оплывание и т. д. Для предотвращения таких явлений, в частности, если канал проходит в мелкозернистых песках, его дно и стенки нужно крепить пористобетонными плитами, задерживающими мелкие 59 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» частицы грунта и предохраняющими канал от заиления и разрушения. На сильно оплывающих и заливаемых участках открытые каналы заменяют лотками из пористого бетона. Способ осушения открытыми каналами получил широкое распространение при мелиорации торфяных почв и пойменных минеральных земель, когда осушенные земли используют под естественные луга и сенокосы. Среднее расстояние между открытыми каналами 200-400 м. Способ осушения открытыми каналами широко применяют в Украинском Полесье. На минеральных землях этот способ неэкономичен, так как требует густой сети каналов. Открытые каналы часто строятся в сочетании с закрытым дренажем (комбинированные системы), особенно с кротовым. Кротовый дренаж. Кротовый дренаж применяют преимущественно для улучшения водных свойств тяжелых глинистых почв. Он перспективен при использовании в нечерноземных областях и при осушении болот и заболоченных земель. Этот способ дренажа наиболее простой и дешевый. Специальную кротовую машину, или дренажный плуг, оснащенную вертикально закрепленным ножом (или с небольшим наклоном) с расположенным спереди рыхлителем, протаскивают в почве трактор, или канатная тяга, за рыхлителем следует конусообразный уширитель. Кротовый дренаж применяют в сочетании с закрытыми дренами или открытыми каналами – так называемый комбинированный дренаж. Кротовые дрены способствуют растрескиванию грунта, что повышает его водопроницаемость, понижает избыточную влажность верхних слоев почвы и не позволяет в дождливые периоды скапливаться воде на более плотном нижнем слое. Таким образом, кротовый дренаж улучшает не только водные свойства почв, но и их структуру. Кротовые дренажные ходы играют роль регулирующих дрен и выпускаются либо в закрытые трубчатые горизонтальные дрены, либо в открытые канавы. Концы кротовых ходов при выпуске их в открытую канаву делают из гончарных или асбестоцементных труб. В глинистых почвах кротовый дренаж может сохраняться до 10 лет и более, в легких почвах – три-пять лет, в песчаных неустойчивых почвах и в жидких торфяных кротовый дренаж без крепления стенок неприменим. При соединении кротовых дрен с гончарными трубами следует сначала делать открытую траншею коллектора, затем проводить 60 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» кротовые дрены, впадающие в эту траншею, после чего укладывать гончарные трубы, соединять их с выходами кротовых дрен и засыпать траншеи. На торфяных почвах кротовые дрены устанавливают при степени разложения торфа не более 45%. Дрены делают кротодренажными машинами. Диаметры дрен 5-12 см в минеральных грунтах и 10-25 см – в торфах на глубине 70-100 см с уклоном 0,002-0,004, расстояние между дренами 2-15 м, длина кротовых дрен до 170 м. Слой дренажного стока под влиянием кротования увеличивается в два-три раза. Для получения нужной формы кротовой дрены кротодренажная машина должна продвигаться с такой скоростью, при которой частицы грунта, образующие свод дрены, успевают оклеиваться, а вытесняемые вода и воздух уходят в полость дрены. Предельные скорости кротоводренажных машин в границах 0,7-3 км/ч, в торфяных грунтах скорость выше, чем в минеральных. В системах с двусторонним регулированием водновоздушного режима расстояния между кротовыми дренами 5-10 м. Кротовые дрены закладывают на глубину 70, 90, 100 см от поверхности земли. Диаметр уширителя при создании кротовых дрен на минеральных почвах должен быть 80-100 мм и на болотных 120-200 мм. В Германии для устройства кротового дренажа используют специальные плуги, состоящие из ножа с рыхлящим лемехом, или рыхлителем и навесного уширителя, представляющего собой конусообразное тело. Кроме того, при осушении торфяных болот со степенью разложения менее 45-50% и мощностью торфа более 1-1,5 м применяют щелевой дренаж. Это вертикальные щели шириной 16 см, вырезанные в почве для сбора и отвода воды, глубина щелей 80-100 см. Их делают дренажно-дноковой машиной ДДМ-5 на глубину до 1,2-1,4 м, а также машинами ДШ-1,2 и ДШ-1,4. Длина щелей 200-300 м, расстояние между ними 20-45 м с минимальным уклоном 0,001. Щелевые дрены выводят так, как и кротовые. Кротовый дренаж с креплением стенок можно применять на любых почвах, в том числе и на легких. Стенки кротовых дрен рекомендуют крепить пористобетонной смесью, что повышает производительность дрен. 61 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Закрытый горизонтальный дренаж. Закрытый горизонтальный дренаж имеет преимущества перед открытыми каналами, главное из них – сокращение потерь земель под каналы и удобство при эксплуатации полей. Дренажная система (сеть) состоит из регулирующих (всасывающих, собирательных) дрен и проводящих дрен или коллекторов, по которым собранная вода отводится в закрытый или открытый коллектор и далее в водоприемник. Для обеспечения нормальной работы гончарного дренажа стыки трубок обсыпали фильтрующим материалом. Долгое время для этого использовали торф, а в настоящее время применяют явно не эквивалентные заменители – стеклохолсты, стекловату и другие стекломатериалы. За рубежом при хорошо развитой химической промышленности для защиты дрен от заиления широко используют гравий, щебень, шлак котельный, песчано-гравийную смесь (ВНР, Финляндия, Франция, Австрия, Греция, Голландия, Великобритания и др.), а также маты из ржаной соломы, стружки, опилок, фрезерный торф, измельченный еловый хворост, камыш и другие материалы. В странах Запада наметилась тенденция отказа от применения стекломатериалов. Стекловата и другие стекломатериалы – загрязнители почвы и воды. Они загрязняют их мельчайшими частицами стекла. Вода становится опасной для питья. Кроме того, работа с таким материалом, когда при его укладке подымается мельчайшая стеклянная пыль, представляет опасность для дыхательных путей, и рабочим приходится работать в противогазах и длинных резиновых перчатках. Исходя из условий охраны здоровья людей и окружающей среды, такие материалы для дренажа не следует рекомендовать. В России, Белоруссии, в странах Балтии осушительноувлажнительные системы строились с применением материального, в основном гончарного дренажа – наиболее эффективного способа осушения. В России закрытым дренажем осушено свыше 35% общей площади осушенных земель. Для закрытого дренажа используют главным образом гончарные трубы (99% общей площади), однако применяют и пластмассовые. При этом сохраняется и открытая сеть. Чтобы обеспечить устойчивость откосов осушительных каналов, широко используют крепление их местными строительными материалами и железобетонными плитами. Большое развитие получают осушительно-увлажнительные системы. Если позволяют 62 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» условия, то строят польдерные системы с применением обвалования и механической откачки воды. Для стыкования дренажных гончарных трубок разработаны различные конструкции муфтовых соединений. При строительстве дренажных систем особое внимание необходимо уделять планировке местности и регулированию поверхностного стока на тяжелых почвах, засыпать различные ямы, впадины и блюдцеобразные понижения. Осушаемые поля должны быть хорошо подготовленными для прохождения всех сельскохозяйственных машин с ранней весны до поздней осени. Механизация полевых работ – решающий фактор при определении оптимальной интенсивности осушения болот и заболоченных земель. В больших глубоких понижениях следует устраивать поглощающие трубчатые и шахтные колодцы. Эффективность закрытого дренажа повышается при глубоком рыхлении на его фоне почв и устройстве кротовых дрен, что особенно нужно при осушении уплотненных почв. Недостаточная интенсивность осушения в многоводные годы приводит к тому, что осенью невозможно убрать урожай, а весной затягиваются сроки сева. Кроме гончарных трубок, для дренажа применяют трубы и фильтры из искусственных материалов. Более 25 лет назад стало известно об использовании в водоснабжении пластмассовых напорных труб. Дренажные трубки изготовляют в основном из поливинилхлорида. На трубках делают отверстия с таким расчетом, чтобы суммарная площадь водовыпускных отверстий на 1 м длины была не менее 6 см2 при номинальном диаметре трубки 40 мм, при диаметре 50 мм – не менее 8 см2 и более 50 мм – не менее 10 см2. Дренажные трубки из пластмасс применяют почти на всех континентах, но особенно широко в европейских странах и Японии. В Германии дренажные трубки из ПВХ часто покрываются защитными фильтрующими материалами, например, трубы из ПВХ с фильтрами из стиромуля + кокосовое волокно, соломы, штапельного волокна, кокосового волокна, торфа + штапельное волокно. Применяют дренажные муфты из ПВХ с пенистым фильтром из полиуретана для труб диаметром 50 и 100 мм. Дренажные муфты используют на всех почвах. 63 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Дренажные трубки укладывают с помощью различных дренажных машин-дреноукладчиков. Машины для укладки дренажных труб бестраншейным способом могут работать на влажных и даже мокрых почвах и на вспаханном поле. Скорость прокладки дренажа бестраншейными машинами в два-четыре раза выше скорости работы фрезерно-цепных дренажных машин. Фрезерно-цепные дренажные машины разрабатывают траншеи, укладывают гончарные или пластмассовые дренажные трубы (с объемным фильтром или без него) и фильтрующий материал, могут также засыпать траншеи. В суглинистых грунтах с малыми коэффициентами фильтрации (менее 0,1 м/сут) рекомендуют обсыпать дрены фильтрующими материалами. Дреноукладчик может укладывать дрены из пластмассовых труб диаметром до 90 мм в минеральных почвах и торфяниках на глубину до 1,8 м. Пластмассовый дренаж широко используют в Латвии. В Белоруссии, Украине и других странах также применяют дренаж из пластмассовых труб. Однако практика эксплуатации дренажных сооружений свидетельствует, что наиболее эффективным является гончарный дренаж, а также дренаж из пористобетонных трубок. Весьма эффективен и перспективен дренаж из пористых материалов, в частности из пористых бетонов и его различных разновидностей, – керамзитобетон, асфальтобетон и т. д. Пористобетонные трубчатые дренажные трубы бывают бескаркасными и каркасными, их изготовляют из различных материалов и конструкций. Фильтры из пористого бетона укладывают в ответственные гидротехнические сооружения. Оборудование горизонтальных дрен и вертикальных трубчатых колодцев фильтрами из пористого бетона дает большую экономию металла и камня, что снижает общую стоимость дренажа при высоком эффекте осушения. Пористый бетон для изготовления дренажных труб применяют в строительстве и сельском хозяйстве (мелиорация) в США, Великобритании, Германии, Бельгии и других странах. Вертикальные системы осушения. Способ осушения с помощью вертикальных трубчатых или шахтных колодцев называют вертикальным дренажем, или вертикальной системой осушения, если имеется несколько таких колодцев. Вертикальные шахтные или трубчатые колодцы, из которых с помощью насосов откачивают воду, понижая уровень грунтовых вод, называют 64 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» водопонижающими шахтными, или трубчатыми колодцами. Если понижение уровня грунтовых вод происходит за счет их перелива из верхних водоносных горизонтов в нижний водоноглощающий с помощью трубчатых или шахтных колодцев, то такие колодцы называют поглощающими. Когда напор напорного водоносного горизонта снимается за счет скважин, работающих на самоизлив, такие скважины называют разгрузочными. Все перечисленные способы вертикального дренажа при соответствующих гидрогеологических условиях можно применять при осушении болот, заболоченных земель, торфяников. Благоприятные условия для вертикального дренажа – такие, при которых водоносными горизонтами являются обводненные пески (лучше всего средне- и крупнозернистые) мощностью 5,0-10 м и более. Эффективная мощность 15-25 м. Для вертикальных систем осушения используют различные конструкции водопонижающих и водопоглощающих трубчатых и шахтных колодцев. Трубчатые водопонижающие колодцы или скважины в пределах водоносного горизонта или по длине 1/3 его мощности оборудуют специальными фильтрами, через которые вода поступает в такой колодец и затем из колодца насосом откачивается на поверхность. Происходит понижение уровней грунтовых вод (осушение). К фильтрам, которыми оборудуются водопонижающие или водопоглощающие скважины для осушения обводненных почв, предъявляют очень высокие требования, поскольку от правильного выбора конструкции фильтра зависят работа скважины и желаемый эффект водопонижения (осушения). Особенно важно создать совершенную конструкцию фильтра для осушения водоносного пласта, сложенного мелкозернистыми глинистыми песками с плохой водоотдачей. В таких условиях большие отверстия в фильтрах допускают пескование скважин, а слишком мелкие – создают значительное входное сопротивление, вследствие чего фильтр работает плохо. По типу материала, из которого изготавливают фильтры, их разделяют на металлические и неметаллические. На металлические фильтры расходуется большое количество металлических труб и дефицитных цветных и черных металлов, поэтому необходимо там, где только возможно, заменять их на равноценные или более эффективные неметаллические. Вертикальные трубчатые дренажные колодцы могут быть 65 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» оборудованы пористобетонными фильтрами – бескаркасными и на каркасе из перфорированных труб различных материалов или стержней. Каркас может быть зацементирован в монолите фильтра; блоки фильтров свободно надеваются на тот или иной каркас и, наоборот, каркас можно надевать на блок фильтра. Трубчатые дренажные колодцы с пористобетонными фильтрами можно применять и в качестве поглощающих колодцев, когда вода из вышележащего водоносного горизонта перепускается в нижележащий (под водоупором) поглощающий горизонт. Немаловажное значение имеет своевременный отвод поверхностных вод с объектов осушения, особенно из замкнутых понижений и придорожных зон. Для осушения дренажем в пределах замкнутых понижений проектируют сгущенную дренажную сеть, а при наличии глубоких замкнутых понижений (при водосборной площади больше 5 га) для отвода поверхостных вод предусматривают фильтры-поглотители, через которые поверхностные воды поступают в дренажную сеть. В Прибалтике строят фильтры колодезного типа из железобетонных колец с водоприемными отверстиями, крышками и днищами. В Германии для осушения отдельных мульд и понижений применяют поглощающие колодцы. В качестве поглотителей можно применять шахтные колодцы, собранные из пористобетонных или из железобетонных колец с пористобетонными окнами. Иногда вода из блюдцеобразных понижений (особенно после снеготаяния) перекачивается насосами. Опытным путем установлено, что применение вертикального дренажа не приводит к неравномерности осушения площадей, воронки депрессии существуют только в непродолжительные периоды откачек. Все процессы по осушению, водопонижению и орошению сельскохозяйственных угодий на базе вертикального дренажа легко автоматизировать. Оптимальная норма осушения на системах вертикального дренажа поддерживается периодическим включением и отключением дренажных скважин. Подача воды на увлажнение в общем случае может осуществляться но трем схемам: из каналов, наполняемых из скважин, через подземные или поверхностные трубопроводы к дождевальным машинам («Волжанка», «Фрегат», «Днепр» и др.); из бассейнов суточного регулирования по той же сети; непосредственно из скважин в дождевальные машины по подземным трубопроводам. 66 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Скважины вертикального дренажа размещают так, чтобы они обеспечивали равномерное осушение земель, необходимые дебиты скважины и позволяли использовать дождевальную технику. В системах вертикального дренажа важнейшие параметры – глубина скважин и их диаметр с учетом фильтров. Конструкции скважин, фильтров, насосов и другого оборудования выбирают из расчета наибольшей надежности и экономичности. Сочетание вертикальных скважин небольшой глубины (25-50 м) с широкозахватной дождевальной техникой типа «Фрегат», «Днепр», «Волжанка» дает возможность создать экономичные, весьма оперативные мелиоративные системы двустороннего действия. Польдерные системы. Польдерными системами осушения называются такие системы, в которых осушаемая территория защищена от затопления насыпными валами. Польдерный способ осушения позволяет управлять удалением стока с обвалованной территории и использовать воду в засушливые периоды на увлажнение почвы. На заболоченных почвах, подстилаемых песчаными отложениями с хорошей водопроницаемостью мощностью до 25-30 м, применяется комбинированная схема осушения – сеть открытых каналов, проложенных через 400-600 м, и впадающих в них малоуклонных или безуклонных дрен, что позволяет уменьшить глубину каналов. Кроме естественных условий, пригодных для строительства польдерных систем, такие условия можно создавать при помощи деятельности человека. Особенно расширяется строительство польдерных систем зимнего незатопляемого типа. Польдерные системы летнего затопляемого типа проектируют в исключительных случаях – для использования земель под посевы многолетних трав, выдерживающих длительное затопление. Дамбы обвалования располагают либо вокруг всей польдерной площади, либо ограждают территорию лишь со стороны реки. Дамбы строят из минерального грунта. Длина дамб на 1 га польдерной площади составляет 9-18 м с объемом насыпи 200-950 м3/га. На польдерных системах площадью менее 500 га высоту дамбы проектируют из расчета 5% обеспеченности, а при площади более 500 га – не менее 1 %. Дамбы обвалования некоторых польдерных систем в поймах таких крупных рек, как Припять, Днепр, Десна и Днестр, могут затем войти в общую систему противопаводковой защиты. Особенно эффективны польдерные системы в поймах рек, 67 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» затопляемых на продолжительное время. Длительное затопление и высокое стояние грунтовых вод после затопления в половодье или при дождевых паводках приводит к переувлажнению и заболачиванию пойменных земель, затрудняет механизированную уборку сена, сокращает период вегетации сельскохозяйственных культур, задерживает их посев и уборку и т. д. Обычная польдерная система – отгороженный глухими дамбами участок поймы, на котором строили осушительную систему с регулирующей и проводящей сетью. Излишки воды с этого участка откачивали насосные установки в реку-водоприемник. Для регулирования водно-воздушного режима в летнее время на каналах строили водорегулирующие сооружения – шлюзы-регуляторы. Однако такая система не обеспечивает необходимого регулирования водного режима и во время весеннего половодья, а также зимой излишки воды сбрасываются, а в летнее время местный сток часто не может компенсировать дефицит влаги, который наблюдается в период вегетации растений. Чтобы устранить этот недостаток, не следует сбрасывать излишки воды в реку-водоприемник, по которой вода уходит совсем, ее необходимо аккумулировать в специальных водоемах, в результате чего уменьшится холостой сброс. Значит, следует регулировать речной сток путем создания регулирующих водохранилищ. Объем водохранилища определяется водохозяйственными расчетами, приблизительные его размеры можно установить из расчета 1 млн. м3 на 1 тыс. га увлажняемых сельскохозяйственных угодий. Такая система работает по схеме: регулирующая сеть – проводящая сеть – насосная станция – водохранилище – проводящая сеть – регулирующая сеть, т. е. это система замкнутого типа. Если и в ней окажутся небольшие излишки воды, то они сбрасываются из водохранилища в реку. Вне польдеров остается полоса с неблагоприятным гидрологическим режимом. На этих землях можно создавать летние затопляемые польдеры, защищающие территорию от летне-осенних паводков дамбами небольшой высоты (0,9-1,2 м). Вследствие интенсивной откачки воды на спаде половодья после обнажения гребней дамб сокращается продолжительность весеннего затопления. Летние польдеры, расположенные рядом с зимними, целесообразно объединить (совмещенные польдерные системы, СОПС) с общей насосной станцией. 68 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Прогрессивное направление развития осушительно-увлажнительных систем – создание водооборотных систем, позволяющих аккумулировать дренажный сток в искусственно созданном водохранилище или пруде и использовать его в периоды засухи для полива. Такие системы дают возможность одновременно с использованием сбросных вод утилизировать удобрения, повторно вынесенные из почвы с дренажными водами и предотвращать загрязнение водных источников химическими веществами (удобрения, пестициды и пр.), содержащимися в дренажных водах. Наиболее крупные польдерные системы были созданы в Нидерландах, имеются осушенные польдерные земли в Белоруссии, Литве, Латвии (Курземе) и отчасти в Эстонии. Польдерные угодия 80% Российской Федерации расположены в пределах Калининградской области. В некоторых случаях устраиваются комплексные польдерные системы в целях снижения капитальных затрат на строительство летних и повышения эффективности зимних польдеров. Для предотвращения разрушения дамб обвалования летнего польдера в период интенсивного подъема воды в пойме, когда впускные сооружения не обеспечивают необходимой скорости подъема уровня воды внутри одамбированной площади, в теле дамб устраиваются специальные прорези (с пологими откосами шириной до 30 м и глубиной 0,30 м, через которые происходит перелив воды). В пиковый период половодья вода проходит по верху дамб обвалования летнего польдера и не создает большого форсированного подъема уровня в пойме. При спаде уровня воды в пойме ниже гребня дамбы на 0,3-0,4 м закрываются впускные сооружения и открываются выпускные для сброса ее с чеков в придамбовый канал. Сброс можно производить одновременно из всех чеков в определенной последовательности с учетом выживаемости трав. При водооборотных польдерных системах излишки воды откачиваются с польдера в специальную аккумулирующую емкость (пруд или водохранилище), а не непосредственно в реку, что частично предотвращает загрязнение рек-водоприемников ядохимикатами. Аккумулированная вода затем подается на увлажнение осушенных земель польдерной системы или прилегающих территорий. За пределы такой водооборотной системы сбрасываются только избыточные объемы воды после заполнения аккумулирующих емкостей. 69 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Польдерные системы обладают существенным преимуществом, так как с помощью насосных станций позволяют регулировать водный режим почвы, уменьшая или увеличивая сброс воды. Для водообеспечения осушительно-увлажнительных систем в качестве источника используют водорегулирующие сооружения на открытой и на закрытой сети, аккумулирующей запасы воды из почвы, искусственные водохранилища и пруды, а также в незначительной степени реки, каналы и озера. При проектировании водоемов следует максимально использовать торфовыработки, отмирающие озера, бросовые земли, малопродуктивные леса и т. д. 4.4. Дренаж заболоченных почв при ландшафтном и гражданском строительстве Выше были изложены общие сведения о применении дренажа для оптимизации свойств и режимов почв в условиях сельско- и лесохозяйственного производства. Однако осушение почв служит не только сельскому и лесному хозяйству, но оно необходимо и при других видах использования переувлажненных территорий, в частности при ландшафтном и гражданском строительстве. При помощи осушения создается жизненное пространство, необходимое для существования человека во всех сферах его деятельности. В этой связи следует подчеркнуть, что принципы оптимизации свойств и режимов заболоченных почв остаются общими. Однако частные аспекты, несомненно, имеют особенности, которые в значительной мере определяются требованиями приватного хозяйства. Осушение почв для садов и ягодников. Садовые культуры обладают особо высокой чувствительностью к заболоченности почв еще и потому, что при избыточном увлажнении часто складываются неблагоприятные термические условия. Например, яблоня всегда имеет весьма угнетенное состояние, если на участке находятся ключевые холодные воды в тех горизонтах, где распространены ее корни. Особенно неблагоприятные условия наблюдаются в переувлажненных западинах, где попытки восстановления плодовых деревьев на месте погибших всегда заканчиваются неудачей. Это наблюдается даже в условиях кратковременного застоя влаги в западинах. Именно в западинах плодовые деревья в первую очередь страдают от заморозков и вымерзают. 70 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Заболоченность почв – один из важнейших факторов, ограничивающих возможность использования их в фермерском и садоводческом хозяйствах. Использование заболоченных почв для создания сада всегда предполагает их осушение. Садовые культуры определяют требования к конструкции осушительных систем, а также к системе мероприятий по окультуриванию почв для их размещения. Эти требования сводятся к следующему. Во-первых, корневые системы садовых культур определяют глубину заложения дренажа и наиболее целесообразную глубину грунтовых вод. Садовые культуры обусловливают значительную глубину дренажа. Так, для семечковых плодовых деревьев (например, для яблоневых садов), исходя из свойств почв и физиологических потребностей культур дренаж следует закладывать на глубину не менее 1,2-1,5 м. Во-вторых, корни садовых деревьев в период межени (самый низкий уровень воды, середины лета) распространяются в глубокие слои почвы и в засуху проникают в дренажные линии, где может оставаться вода. Скопление корней вызывает закупорку труб. Поэтому необходимы специальные мероприятия, исключающие такое явление. В-третьих, садовые культуры высаживают рядами, которые определяют конфигурацию дренажных линий. Наконец, в-четвертых, перед закладкой сада необходимо повышение общего плодородия почв, выполнение комплекса мероприятий по защите деревьев от ветрового воздействия и ряд других условий. Для того чтобы защитить дренажные трубы от проникновения корней, необходимо не допускать их миграцию через стыки в полость дрен и ускорить сток гравитационной влаги путем придания им максимальных уклонов. Наиболее надежным видом дренажа для садов является конструкция Реролле (рис. 4.1). Этот дренаж выполняют из гончарных труб, стыки между которыми заполняют цементным раствором или защитными муфтами. Для приема фунтовых вод через каждые 3-5 м устраивают вертикальные трубки, которые соединяют дрены с водосборными шурфами, заполненными камнем, гравием или щебнем. Из шурфов через нижние отверстия вода поступает в вертикальные трубы, а затем по мере заполнения водой шурфа 71 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» в горизонтальные дрены. Такой дренаж исключает проникновение корней в дрены. Рис. 4.1. Дренаж Реролле: 1 – дренажная труба; 2 – тройник керамический; 3 – вертикальная труба; 4 – опора трубы; 5 – защита стыков цементным раствором или муфтой; 6 – водосборный шурф Строительство этого дренажа связано со значительными затратами ручного труда, щебня или гравия (около 5 м3 на 100 м дрены). Поэтому этот вид дренажа пока не получил широкого распространения. Кроме того, он невозможен в плывунах и затруднен в каменистых почвогрунтах. На основе многолетнего опыта можно рекомендовать проводить работы по закладке сада и дренажа в такой последовательности: наметить дорожную сеть и контуры каждого квартала сада, вокруг которых посадить ветрозащитные насаждения; внутри квартала по выбранной схеме посадки разбить площадь по двум взаимно перпендикулярным сторонам и провести закладку двухтрех рядов плодовых деревьев (рис. 4.2). После этого необходимо выполнить дренажные работы, строго придерживаясь рядов насаждений. При такой организации работ плодовые деревья и другие насаждения не будут страдать от переувлажнения почв, при строительстве дренажа их не будут засыпать грунтом, все работы можно механизировать, а дренажные линии провести между рядами. Перед закладкой сада выполняют подготовительные культуртехнические работы — расчищают территорию от кустарника, удаляют камни, засыпают ямы, корчуют пни, срезают кочки, растрясают валы раскорчевок и др. После этого производят планиров72 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» ку поверхности. Рис. 4.2. Первичная схема по закладке сада и заложению дренажа: 1 – ветрозащитная полоса; 2 – плодовые деревья; 3 – осушительные дрены; 4 – коллектор; 5 – устье коллектора; 6 – канал; 7 – дорога После планировки выполняют глубокую первичную вспашку. Ее глубина зависит от мощности гумусового и подзолистого горизонтов. Подготовку почвы под сад необходимо начинать за дватри года до посадки садовых деревьев. Для повышения плодородия суглинистые почвы целесообразно засевать смесью клевера и тимофеевки, супесчаные — узколистным люпином на зеленое удобрение. На всех почвах, пригодных под сады, лучшими предшественниками будут овощные и вообще пропашные культуры. Обработку почвы перед осенней закладкой сада необходимо заканчивать за месяц до посадки деревьев. Глубина предпосадочной обработки достигает 35-40 см. Перед вспашкой вносят 60-100 т/га навоза или торфонавозного компоста, фосфорно-калийные удобрения и известь. Вначале рассеивают смесь минеральных удобрений и известь, а затем разбрасывают по полю навоз или компост. В тот же день удобрения заделывают в почву. Сеянцы яблони лучше всего развиваются при рН почвы 6-7, при рН более 7 они замедляют рост, а при рН 7,6-8,0 заболевают хлорозом и перестают расти. Дренаж парков и лесопитомников. Расположение регулирующих дрен-осушителей и особенно коллекторов, вода по которым часто проходит и в засушливые периоды, проектируют таким 73 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» образом, чтобы глубоко проникающие корни кустарников и деревьев не нарушали их работу. Коллекторы, трассы которых проходят параллельно рядам кустарников и деревьев, должны находиться от них на расстоянии не менее 20 м. Если это невозможно, следует проектировать короткие дрены. Отрезки коллекторов, проходящие рядом с отдельными крупными деревьями, необходимо тщательно герметизировать. Если садовые насаждения и лесопитомники оборудованы противозаморозковыми дождевальными установками, то расстояния между дренами должны быть сокращены; глубина закладки дрен 1,2 м и более. Проникновению корней растений в дрены препятствует засыпка вокруг дрен шлака, содержащего серный колчедан. В процессе работ по укладке дренажа важно не повредить верхний слой почвы, не снизить его плодородие. Дренаж площадок для игр и отдыха. При определении внутренних диаметров коллекторов и расстояний между дренами в этом случае следует рассчитывать сток в зависимости от ожидаемых нагрузок на единицу площади на 25 и даже на 50% выше, чем в обычных условиях. Здесь поверхностные и грунтовые воды должны стекать так быстро, чтобы обеспечить непрерывное пользование площадками. Площадки для игр и отдыха обычно имеют дерновый слой, который создают и поддерживают разными способами. Глубина дренажа составляет 0,9-1,1 м. Очень важно тщательно засыпать траншеи. В почвах, заболоченных верховодкой, необходимо заполнить дренажные траншеи водопроницаемым материалом (гравием, крупнозернистым песком и др.) Дренаж спортивных площадок. Дренаж спортивных площадок должен обеспечить их использование в течение длительного срока, а также сохранение способности их поверхности выдерживать в течение всего периода эксплуатации допустимые расчетные нагрузки при условии сохранения дернового покрова. При трубчатом дренаже спортивных площадок достаточны следующие диаметры дренажных труб (рис. 4.3). Дренажные траншеи должны заполняться фильтрующим слоем на высоту до дренирующей выстилки основания площадки, обеспечивая таким образом быстрый сток поверхностных вод. В этих случаях также можно использовать дренажные плиты. 74 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Рис. 4.3. Дренаж спортивных площадок Спортивное поле обычно осушают систематически сквозными дренами с уклоном в обе стороны (коллекторы также с обеих сторон) или выборочными дренами по потребности. Выборочный дренаж целесообразен при большой разнице в свойствах почв на дренируемой площади, расстояния между дренами обычно составляют 5-12 м. Глубина дренажа 0,7-1,0 м. Если на устьевых участках дрен предусматривают дренажные колодцы, то уклон дрен может быть уменьшен. Подключают дрены к коллектору обычно за пределами спортивного поля. Контрольные вопросы 1. Содержание осушительных мелиораций. 2. Причины возникновения избыточного переувлажнения. 3. Основная задача осушительных мелиораций. 4. Элементы осушительных систем. Их классификация. 5. Осушительные части системы. 6. Оградительная, регулирующая сети. 7. Проводящие сети, водоприемник. 8. Коллекторы одно- и двухсторонние. 9. Выборочное бороздование. 10. Кротовый дренаж, щелевание. 11. Польдерное осушение и осушение пойм. 12. Основные типы водного питания. 75 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» 5. ДОРОГА, КАК ИНЖЕНЕРНОЕ СООРУЖЕНИЕ 5.1. Общие понятия о дорогах Дорога – обустроенная или приспособленная и используемая для движения транспортных средств полоса земли либо поверхность искусственного сооружения. Дорога включает в себя одну или несколько проезжих частей, а также трамвайные пути, тротуары, обочины и разделительные полосы при их наличии. Перевозки грузов и пассажиров осуществляются по сети путей сообщения, которая состоит из железных и автомобильных дорог, авиационных трасс, речных и морских судоходных линий. Жидкости и газы транспортируют по трубопроводам. Все виды транспорта образуют единую транспортную систему. Железнодорожный транспорт выполняет основную массу грузовых и пассажирских перевозок на дальние расстояния. Однако поступление и прием грузов на железные дороги связаны с погрузочными станциями. Поэтому железнодорожный транспорт неизбежно должен работать в сочетании с другими видами транспорта, обслуживающими его подъездные пути. В подъездных путях нуждаются также пристани и аэропорты. Роль подъездных путей выполняют автомобильные дороги. Автомобильный транспорт может принимать грузы непосредственно на месте их формирования и доставлять их к месту назначения без перегрузок («от двери к двери»). Поэтому он является наиболее эффективным видом транспорта для перевозки на сравнительно короткие расстояния, так как в зависимости от состояния дорожной сети грузы на расстоянии до 200-400 км автомобильным транспортом доставляются быстрее, чем железнодорожным. В связи с созданием сети магистральных дорог автомобильный транспорт приобрел теперь самостоятельное значение для перевозок на дальние расстояния скоропортящихся и срочных грузов, поскольку его средняя скорость доставки выше, чем по железной дороге благодаря отсутствию потерь времени на переформирование поездов на узловых станциях. Пассажирские перевозки осуществляются автомобильным транспортом с большей частотой рейсов, чем по железным дорогам. Автомобильная дорога – объект транспортной инфраструктуры, предназначенный для движения транспортных средств и включающий в себя земельные участки в границах полосы отвода 76 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» автомобильной дороги и расположенные на них или под ними конструктивные элементы (дорожное полотно, дорожное покрытие и подобные элементы) и дорожные сооружения, являющиеся её технологической частью, – защитные дорожные сооружения, искусственные дорожные сооружения, производственные объекты, элементы обустройства автомобильных дорог. Дороги, соединяющие населенные пункты, промышленные центры и сельскохозяйственные районы между собой и с погрузочно-разгрузочными пунктами других видов транспорта, образуют сеть автомобильных дорог. Грузы, перевозимые по определенным направлениям в соответствии с потребностями народного хозяйства, создают грузопотоки разной величины. Начертание сети автомобильных дорог, прежде всего, должно соответствовать направлениям главных грузовых и пассажирских перевозок. Основой дорожной сети является сеть автомобильных магистральных усовершенствованных дорог общегосударственного значения для скоростных дальних пассажирских и грузовых перевозок, связывающая между собой основные экономические районы страны и ее важнейшие центры. При обосновании требований к разным элементам дороги используют различные характеристики транспортного потока. Для назначения числа рядов движения автомобилей при обосновании ширины земляного полотна и проезжей части решающее значение имеет количество автомобилей, проходящих по дороге за определенный срок, а не их нагрузки. Поэтому за основную характеристику движения по дорогам принимают общее количество автомобилей, проходящих через некоторое сечение дороги за единицу времени (сутки, час), называемое интенсивностью движения. Для расчета толщины дорожной одежды имеет значение не только количество, но и величина нагрузок. Один проезд тяжелого автомобиля оказывает на дорогу более разрушительное воздействие, чем проход большого числа более легких автомобилей. Это обстоятельство учитывают пересчетом фактической интенсивности движения в эквивалентную приведенную интенсивность движения одного из тяжелых автомобилей, принимаемого за расчетный. При проектировании дорог промышленных предприятий, где движение легковых автомобилей практически отсутствует, транспортный поток характеризуют грузонапряженностью – массой нетто перевозимых за год грузов (в млн. т). Для детальной характеристики состава движения автомобили обычно делят на 77 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» четыре основные категории: особо малой грузоподъемности – до 1,0 т, малой от 1,0 до 2 т, средней – от 2 до 5 т и большой – свыше 5 т до предела, установленного дорожными весовыми ограничениями. Классификация автомобильных дорог. По значению для народного хозяйства и культурной жизни страны, а также по административному подчинению автомобильные дороги могут быть разделены на следующие группы: магистральные дороги федерального значения, предназначенные для дальних автомобильных сообщений между крупными административными, промышленными и культурными центрами и важнейшими экономическими районами государства; дороги областного значения, обслуживающие связи районов и крупных предприятий с областными центрами и станциями железных дорог и пристанями; дороги районного значения для связи между районными центрами, населенными пунктами и крупными местными промышленными предприятиями, между сельскохозяйственными предприятиями, станциями железных дорог и пристанями. По дорогам районного и областного значения выполняется основная масса перевозок, поскольку по протяжению они составляют 80% дорожной сети; курортные дороги, преимущественно для пассажирских сообщений в курортных районах; подъездные пути к крупнейшим городам и промышленным центрам для связи их с тяготеющими районами; городские дороги и дороги населенных мест (улицы), обслуживающие внутренние пассажирские и грузовые перевозки; дороги промышленных предприятий, отдельных сельскохозяйственных предприятий, предприятий лесного хозяйства, по которым осуществляются внутрихозяйственные перевозки. От значения автомобильных дорог для народного хозяйства в подавляющем большинстве случаев зависит интенсивность происходящего по ним движения; чем интенсивнее движение, тем более совершенной должна быть дорога. В зависимости от народнохозяйственного значения дороги и величины перспективной на 20 лет интенсивности движения, считаемой от года завершения разработки проекта, автомобильные дороги делят на пять категорий (табл. 5.1) К I и II категориям относят автомобильные дороги 78 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» общегосударственного значения, к III – дороги республиканского и областного значения, к IV-V – областного и районного, к V – имеющие местное хозяйственное и административное значение. Таблица 5.1 Категории автомобильных дорог Назначение автомобильной дороги Категория дороги Магистральные федеральные дороги (для связи столицы Российской Федерации со столицами независимых государств, столицами республик в составе Российской Федерации, административными центрами краев и областей, а также обеспечивающие международные автотранспортные связи) Прочие федеральные дороги (для связи между собой столиц республик в составе Российской Федерации, административных центров краев и областей, а также этих городов с ближайшими административными центрами автономных образований) Республиканские, краевые, областные дороги и дороги автономных образований Дороги местного значения I-а (автомагистраль) Расчетная интенсивность движения, прив. ед./сут Св. 14000 I-б (скоростная дорога) II Св. 14000 I-б (скоростная дорога) Св. 14000 II Св. 6000 III Св. 2000 до 6000 II III IV IV V Св. 6000 до 14000 Св. 2000 до 6000 Св. 200 до 2000 Св. 200 до 2000 До 200 Св. 6000 Чем выше интенсивность движения, тем более совершенной проектируют дорогу. 5.2. Элементы автомобильной дороги Автомобильные дороги должны обеспечивать перевозку грузов и пассажиров с удобством, минимальной затратой энергии, вырабатываемой двигателями, и при малой стоимости перевозок. Казалось бы, по этим требованиям лучше всего может удовлетворить дорога, построенная по прямой линии, соединяющей заданные точки. Однако строить дорогу по кратчайшему направлению препятствуют элементы рельефа земной поверхности (горы, 79 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» овраги), водные преграды (болота, озера, реки), заповедники, необходимость проведения дороги через заданные промежуточные пункты и места примыкания к городам, участки, удобные для пересечения рек, железных и автомобильных дорог, а также нецелесообразность проложения дороги по высокоплодородным землям, ценным для сельского хозяйства. Проект дороги выполняется в трёх проекциях. Ось дороги, проложенная на поверхности земли, называется трассой; её проекция на горизонтальную плоскость – планом, на вертикальную, проходящую по оси дороги – продольным профилем, перпендикулярно оси дороги – поперечным профилем. Основные элементы дороги: полоса отвода – полоса местности, на которой размещаются основные и вспомогательные сооружения автомобильной дороги, а также дорожные устройства; проезжая часть– часть поверхности дороги, предназначенная для движения автомобилей; земляное полотно – сооружение, на котором расположена проезжая часть дороги; дорожная одежда – прочные строительные материалы, уложенные на проезжую часть; количество полос движения по категориям автомобильной дороги; продольные и поперечные уклоны; радиусы кривых в плане. Как можно видеть на рисунке 5.1, необходимость перейти реку на прямом участке с удобным подходом к мосту по пологим склонам оврага, желание обойти населенный пункт и избежать пересечения оврага заставили при проложении дороги отклониться от кратчайшего прямого направления и наметить дорогу в виде ломаной линии. Для удобства и безопасности движения автомобилей изломы дороги смягчают, вписывая в их углы дуги окружности или кривые с постепенно изменяющимся радиусом кривизны (переходные кривые). 80 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Рис. 5.1. Проложение трассы дороги в плане Удлинение дороги, вызванное введением углов поворота, характеризуют коэффициентом развития или коэффициентом удлинения, равным отношению фактической длины дороги к длине прямой, соединяющей начальный и конечный ее пункты («воздушной линии»). Положение геометрической оси дороги на местности называется ее трассой. Поскольку трасса при обходе препятствий, на подъемах на холмы и спусках в понижения местности меняет свое направление в плане и профиле, она является пространственной линией. Графическое изображение проекции трассы на горизонтальную плоскость, выполненное в уменьшенном масштабе, называют планом трассы. Каждое изменение направления трассы определяется углом поворота, который измеряют между продолжением направления трассы и новым ее направлением. Углы поворота последовательно нумеруют вдоль дороги – по ходу трассы. Чтобы запроектированную трассу можно было точно воспроизвести на местности, ее ориентируют относительно сторон света. Для этого вычисляют румбы прямых участков трассы (рис. 5.2). Различают следующие геометрические элементы закруглений: угол α, радиус R, кривую К, тангенс Т, биссектрису Б. Так как при изысканиях длину трассы измеряют по направлениям тангенсов, то в пределах кривой возникает ошибка в 81 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» оценке длины дороги, поскольку измеряемая ломаная линия ABC больше, чем дуга АЕС. Чтобы исправить эту ошибку, при измерении длины дороги на каждой кривой вводят поправку, называемую домером Д. Рис. 5.2. Элементы угла поворота α – угол; В – вершина угла; А – точка начала кривой (НК); С – точка конца кривой (КК); Б – биссектриса; R– радиус; К – кривая; Т – тангенс Элементы кривой связаны между собой простыми тригонометрическими соотношениями, которые могут быть получены из рисунка 5.2. ∝ ∝ Т = 𝑅𝑡𝑔 2 ; Б = 𝑅 (sec 2 − 1); (5.1) 𝜋𝑅𝛼 К = 180°; Д = 2Т − К. (5.2) Для удобства определения длин кривых и разбивки их на местности имеются специальные таблицы. 5.3. Требования к элементам дороги в продольном и поперечном профилях Продольным профилем дороги называют развернутую в плоскости чертежа проекцию оси дороги на вертикальную плоскость. Продольный профиль характеризует крутизну отдельных 82 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» участков дороги, измеряемую величиной продольного уклона, и расположение ее проезжей части относительно поверхности земли. Величина продольного уклона является одной из важнейших характеристик транспортных качеств автомобильной дороги. Естественные уклоны местности часто превышают допустимые для эффективного использования автомобилей. В таких случаях уклон дороги делают более пологим, чем уклон поверхности земли, срезая часть грунта или, наоборот, подсыпая его, например, в местах перехода через пониженные участки рельефа. Места, где поверхность дороги в результате срезки грунта расположена ниже поверхности земли, называют выемками, а участки, где дорога проходит выше поверхности земли, по искусственно насыпанному грунту, насыпями. При высоте насыпей менее 1 м говорят, что дорога проходит в нулевых отметках. Из-за устройства насыпей и выемок отметки дороги не совпадают с отметками поверхности земли (рис. 5.3). Разница между отметкой поверхности земли и отметкой бровки дороги, определяющая высоту насыпи или глубину выемки, называется рабочей отметкой (рис. 5.4). Рис. 5.3. Расположение дороги в продольном профиле: I – дорога в «нулевых отметках»; II – в насыпи; III – в выемке Переломы продольного профиля, образующиеся при изменении уклона, вызывают ряд неудобств для движения: выпуклые места на дороге ухудшают видимость, а на переломах, имеющих 83 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» сравнительно малый радиус кривизны, при высоких скоростях движения возникает опасность потери управляемости, автомобилей в связи с разгрузкой передней оси; на вогнутых переломах изза внезапного изменения направления движения возникает толчок, неприятный для пассажиров и перегружающий подвеску автомобиля. Поэтому переломы продольного профиля смягчают введением сопрягающих вертикальных кривых. Рис. 5.4. Рабочая отметка земляного полотна: а – в выемке; б – в насыпи Графическое изображение продольного профиля является одним из основных проектных документов, на основе которых строится дорога. Чертеж продольного профиля оформляют в строгом соответствии с установленными правилами (рис. 5.5). Для наглядности продольного профиля вертикальные расстояния (отметки) откладывают в большем масштабе, чем горизонтальные. Для дорог, проходящих в равнинной местности, принят вертикальный масштаб 1:500 (5 м в 1 см) и горизонтальный масштаб 1:5000 (50 м в 1 см). Полосу местности, выделяемую для расположения на ней дороги, разработки грунта, предназначенного для отсыпки насыпей, постройки вспомогательных сооружений и посадки зеленых насаждений, называют дорожной полосой или полосой отвода. Поперечным профилем называется изображение в уменьшенном масштабе сечения дороги вертикальной плоскостью, перпендикулярной к оси дороги (рис. 5.6). Полосу поверхности дороги, в пределах которой происходит движение автомобилей, называют проезжей частью. Ее укрепляют прочными каменными материалами, устраивая дорожную одежду, верхний слой которой называют покрытием. 84 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Рис. 5.5. Продольный профиль дороги Рис. 5.6. Элементы поперечного профиля дороги: 1 – ось дороги; 2 – обочина; 3 – земляное полотно; 4 – кромка проезжей части; 5 – бровка насыпи; 6 – внутренний откос боковой канавы; 7 – кювет (канава); 8 – внешний откос боковой канавы Дороги I категории имеют самостоятельные проезжие части для движения в каждом направлении. Между ними для безопасности оставляют разделительную полосу, на которую запрещается заезд автомобилей. Сбоку от проезжей части расположены 85 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» обочины. Обочины используются для временной стоянки автомобилей и для размещения дорожно-строительных материалов при ремонтах. Наличие обочины, окаймляющей проезжую часть, способствует безопасности движения автомобилей. Вдоль проезжей части на обочинах и разделительных полосах укладывают укрепительные полосы (краевые полосы), повышающие прочность края дорожной одежды и обеспечивающие безопасность при случайном съезде колеса автомобиля с покрытия. Для расположения проезжей части на необходимом уровне от поверхности грунта сооружают земляное полотно – насыпь или выемку – с боковыми канавами (кюветами) для осушения дороги и отвода от нее воды. К земляному полотну относят также резервы – неглубокие выработки вдоль дороги, из которых был взят грунт для отсыпки насыпи, и кавальеры – параллельные дороге валы грунта из выемок, не потребовавшегося для отсыпки смежных участков насыпей. Проезжая часть и обочины отделяются от прилегающей местности правильно спланированными наклонными плоскостями — откосами. В выемках и боковых канавах различают внешний и внутренний откосы. Линия сопряжения поверхностей обочины и откоса насыпи или внутреннего откоса канавы образует бровку земляного полотна. Расстояние между бровками условно называют шириной земляного полотна. Крутизну откосов характеризуют коэффициентом заложения, который определяется как отношение высоты откоса к его горизонтальной проекции — заложению. Откосам малых насыпей для возможности съезда автомобилей с дороги в аварийных случаях целесообразно придавать заложение, до 1:5 или 1:6. Это способствует также уменьшению заносимости дороги снегом и повышает безопасность движения. В настоящее время по действующим правилам сооружения земляного полотна принимают следующие коэффициенты заложения откосов: не круче 1 : 4 для насыпей высотой до 2 м на дорогах I-III категорий и не круче 1 : 3 для насыпей высотой до 1 м на дорогах остальных категорий. Более высокие насыпи, а также насыпи, строящиеся из грунта, подвозимого на расстояние далее 6,5 км, или строящиеся в местах, где съезд с дороги невозможен, устраивают с более крутыми откосами – 1:1,5. Чтобы вода, выпадающая во время дождей или образующаяся при таянии снега, не стекала в выемку, между кавальером и откосом выемки отсыпают вал грунта треугольного сечения, 86 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» называемый банкетом. Высота банкета не превышает 0,6 м; подошва его откоса должна отстоять от бровки выемки не менее чем на 1 м. Поверхности банкета придается уклон 20-40% в сторону от выемки. Между банкетом и кавальером отрывают забанкетную канаву, глубиной и шириной по дну не более 0,3 м. 5.4. Учет влияния природных факторов при проектировании дорог 1. Природные факторы. Работа автомобильной дороги зависит от воздействия на нее многочисленных природных геофизических факторов, из которых наиболее сильное влияние оказывают климат и гидрологические условия, а также рельеф и почвенногеологическое строение местности. Влияние отдельных природных факторов на дорогу часто трудно выделить, так как, помимо своего непосредственного воздействия на условия строительства или эксплуатации дороги, каждый из них находится во взаимосвязи с другими, ослабляя или усиливая их действие. Поэтому при общей оценке природных условий района проложения трассы дороги их необходимо рассматривать в комплексе применительно к отдельным ландшафтным зонам, характеризующимся определенными сочетаниями природных факторов. Следует учитывать перспективы изменения этих факторов природных условий под влиянием производственной деятельности человека. Так, например, искусственное орошение часто повышает уровень грунтовых вод и создает более мягкий микроклимат, вырубка лесов приводит к осушению местности и др. Рельеф местности обусловливает величину применяемых при выборе трассы продольных уклонов, необходимость развития линии по склонам, обхода заболоченных и затапливаемых мест. От рельефа местности зависит количество воды, притекающей к малым мостам и трубам. Водный и температурный режимы земляного полотна в горной и сильно пересеченной местностях зависят от экспозиции склонов, по которым проложена дорога. Во время строительства дороги особенности рельефа приходится учитывать при выборе способов производства земляных работ и при назначении путей перемещения нагруженных транспортных средств. Условия рельефа отражаются в процессе эксплуатации дороги 87 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» на стоимости автомобильных перевозок. Крутые подъемы могут вызывать необходимость снижения нагрузок на транспортные средства и повышенный расход топлива. Движение по участкам дорог с большими уклонами опасно при скользком покрытии, особенно при гололедицах. Особенности рельефа неразрывно связаны с геологическим строением поверхностных слоев земной коры и должны рассматриваться в динамике их развития. Наименее устойчивые формы рельефа – песчаные холмы, сланцевые обнажения, крутые грунтовые склоны, на которых уничтожен растительный покров – настолько подвержены процессам эрозии, что это подлежит учету при проектировании дорог. Чем более сложен рельеф местности, тем большие продольные уклоны приходится допускать при трассировании дороги, тем более извилистой она получается. Геологические условия характеризуют степень устойчивости горных пород в районе проложения трассы. При неустойчивых поверхностных напластованиях (оползни, осыпи и карстовые полости) в проектах приходится переносить трассу на другие, более устойчивые участки, а при невозможности этого — предусматривать специальные мероприятия по обеспечению устойчивости земляного полотна и дорожных сооружений. Геологические данные позволяют выявить наличие местных дорожно-строительных материалов — камня, песка и гравия, которым следует отдавать предпочтение перед привозными материалами при использовании в дорожных одеждах. При выборе направления трассы приходится учитывать и почвенный покров, и грунтовые условия. Сильно заболоченные и засоленные участки, участки сыпучих, развеваемых ветром песков по возможности стремятся обходить, если это не вызывает значительного удлинения трассы. Гранулометрический состав грунтов предопределяет необходимое возвышение бровки земляного полотна и глубину осушительных канав. При назначении конструкции дорожной одежды учитывают расчетные показатели прочности грунтов (модуль упругости). При организации и производстве земляных работ приходится считаться с трудностью разработки грунтов от которой зависит производительность дорожных машин. В процессе эксплуатации дорог грунтовые и гидрологические условия во многом определяют возможность повреждения дорог пучинами, размыва водой откосов земляного полотна 88 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» придорожных и водоотводных канав. Климатические условия оказывают особенно большое влияние на условия эксплуатации дорог. К ним относятся амплитуда и быстрота колебания температуры, максимумы и минимумы температуры, осадки и испарение, направление и скорости ветров, мощность снегового покрова, глубина промерзания. Эти факторы приходится учитывать и при проектировании земляного полотна. Климатические условия часто ограничивают продолжительность строительного сезона или требуют применения специальных способов производства работ, осложняющих их выполнение. Снегопады и метели могут прерывать движение по дороге. Объем снега, приносимого к дороге, зависит от ее расположения по отношению к господствующим в зимний период ветрам и величины бассейна снегосбора. Гололед, уменьшая коэффициент сцепления пневматической шины с покрытием, создает опасность дорожно-транспортных происшествий. В замерзшем земляном полотне возникают процессы перераспределения влаги и образования ледяных прослоек, которые, оттаивая весной, вызывают переувлажнение грунта и снижение прочности дорожной одежды. Гидрологические и гидрогеологические условия характеризуются количеством выпадающих осадков, условиями стока и испарения воды, толщиной снегового покрова и интенсивностью весеннего таяния, глубиной залегания грунтовых вод и особенностями их режима, режимом рек и ручьев. Все эти условия подлежат учету при проектировании водоотвода и при выборе конструкции земляного полотна. 2. Источники увлажнения земляного полотна. Насыщение земляного полотна дороги влагой – крайне опасное явление, так как при этом сильно снижается прочность дорожной одежды и устойчивость откосов насыпей и выемок. Выпадающая дождевая вода частично стекает по поверхности земли, а частично просачивается вглубь, скапливаясь над водонепроницаемыми слоями в порах вышележащего грунта. Поверхность образовавшейся таким образом грунтовой воды, заполняющей поры нижней части водонепроницаемого слоя, представляет собой до некоторой степени смягченную копию рельефа местности. Уровень грунтовой воды приподнимается под холмами и слегка снижается под долинами. В местах, где уровень грунтовых вод выходит на поверхность земли, образуются ключи или болота. В этом месте уровень грунтовых вод понижается. На грунтовом профиле в плоскости 89 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» направления течения воды поверхность грунтовых вод образует кривую депрессии, которая тем круче, чем менее водопроницаем грунт. 3. Водный режим земляного полотна. Количество влаги, находящееся в земляном полотне, не остается в течение года постоянным и изменяется за определенный промежуток времени. На изменения водного режима земляного полотна, помимо атмосферных осадков, значительное влияние оказывают колебания температуры в течение года, создающие в теле земляного полотна температурные градиенты, под влиянием которых содержащаяся в грунте вода перемещается из более теплых мест к более холодным. В годовом цикле изменения влажности грунтов земляного полотна различают следующие периоды: I – первоначальное накопление влаги осенью в результате просачивания дождевых осадков; II – промерзание земляного полотна и зимнее перераспределение влаги; III – оттаивание земляного полотна и весеннее переувлажнение грунта; IV – летнее просыхание земляного полотна. 4. Зимнее перераспределение влаги в земляном полотне и процесс пучинообразования. В процессе замерзания в теле земляного полотна создается разность температур в пределах от 4-6° выше нуля у уровня грунтовых вод до отрицательных температур в промерзшей зоне грунта. Под влиянием разности температур влага начинает перемещаться от теплого грунта к границе промерзания. Имеется несколько путей перемещения воды в промерзающем грунте: 1) перемещение влаги по пленкам, обволакивающим грунтовые частицы, от более теплых частиц к более холодным, которые обладают большей поверхностной энергией; 2) путем конденсации на поверхности охлажденных грунтовых частиц водяных паров, приносимых содержащимся в грунте воздухом из нижних теплых слоев при конвекционной циркуляции в порах грунта. Парообразное перемещение влаги прекращается при влажности грунта, близкой к капиллярной влагоемкости, когда капилляры начинают замыкаться кольцами менисков воды; 3) по тонким капиллярам, из которых незамерзающая вода всасывается в мерзлую часть грунта к центрам кристаллизации. В пределах промерзшей толщи грунта вода в капиллярах замерзает при температуре минус 0,2°С. При понижении температуры ниже 0°С вода, замерзая, образует в отдельных крупных порах кристаллы льда. 90 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» 5. Дорожно-климатическое районирование РФ. Условия водного режима земляного полотна зависят от местных климатических условий района проложения дороги. Разнообразие климатических, почвенно-грунтовых и гидрологических условий на обширной территории страны не позволяет проектировать земляное полотно и дорожную одежду во всех геометрических зонах по единым правилам. Построенная автомобильная дорога, подвергаясь воздействию климатических факторов, участвует во всех естественноисторических процессах, протекающих в поверхностных слоях земной коры. Поэтому в основу деления территории РФ на дорожно-климатические зоны положено естественно-историческое районирование, которое делит территорию на ряд зон, отличающихся общностью климата, гидрологических и геоморфологических условий. Следствием относительного постоянства в пределах каждой зоны тепла и влаги являются примерно однородные типы почв и растительности. По дорожно-климатическим условиям территория РФ разделена на пять зон. I – зона распространения многолетнемерзлых грунтов (вечной мерзлоты). Эта зона включает в себя зоны тундры, лесотундры и северо-восточную часть лесной зоны, охватывая районы распространения вечномерзлых грунтов, характеризующиеся переувлажнением верхних слоев грунта. Просачиванию воды вглубь препятствует расположенный вблизи от поверхности грунта мерзлый грунт. Испарение незначительно в связи с кратковременностью теплого периода года. II – зона избыточного увлажнения. В нее входят также Сахалин и южная часть Камчатки. III – зона значительного увлажнения в отдельные годы (Самара). По почвенным типам III зона располагается в пределах оподзоленных почв лесостепи и выщелочных черноземов, грунтовые воды залегают глубоко. Зона характеризуется избыточным увлажнением весной и осенью. Среднегодовой коэффициент увлажнения для разных районов зоны находится в пределах 1-0,6. Условия увлажнения непостоянны. IV – зона недостаточного увлажнения – охватывает обширные территории, покрытые черноземами, а в южной части каштановыми почвами. К ней относятся также. Коэффициент увлажнения составляет 0,6-0,3. Грунтовые воды расположены на большой 91 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» глубине. V – засушливая зона. Зона характеризуется незначительным увлажнением грунтов. 5.5. Проложение трассы дороги на местности В задании на проектирование дороги указаны начальная, конечная и промежуточные точки, через которые должна быть проведена трасса проектируемой дороги. Эти точки, называемые опорными пунктами, могут представлять собой промышленные, политико-административные или культурные центры, транспортные узлы. При попытке трассировать дорогу по прямым, соединяющим опорные пункты, пришлось бы столкнуться с многочисленными препятствиями, преодоление которых технически и экономически менее целесообразно, чем обход с небольшим отклонением от прямой линии. Различают контурные (излучины рек, населенные пункты, озера и болота, места с неблагоприятными почвенными и геологическими условиями, заповедники) и высотные препятствия (горные хребты, отдельные возвышенности, глубокие и широкие котловины). Отклонение трассы от воздушной линии вызывается также необходимостью прохождения дороги через контрольные точки. К их числу относятся согласованные места пересечений с железными дорогами и автомобильными дорогами, места пересечения больших водотоков, удобные для строительства мостов, горные седловины, а также используемые участки существующих дорог. Осмотр местности или анализ местных условий по аэрофотоснимкам или по карте крупного масштаба в горизонталях позволяет наметить ряд точек, через которые может пройти трасса дороги, обходя препятствия. Соединение этих точек между собой дает ряд вариантов воздушных линий, достаточно хорошо характеризующих возможные направления трассы дороги. Соблюдение технических требований к элементам плана и профиля неизбежно приводит к дальнейшим небольшим отклонениям трассы от воздушной линии. Однако сравнение продольных профилей, построенных по планам в горизонталях на основе воздушных линий, позволяет оценить варианты по транспортным и строительным 92 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» характеристикам и выбрать из них основной. Наложение сети воздушных линий на геологическую и почвенные карты также дает возможность оценить геологические условия каждого из вариантов. При выборе места проложения дороги следует избегать использование ценных сельскохозяйственных угодий. Трассы автомобильных дорог пересекают большое число постоянных и периодически действующих водотоков. Переход через каждый водоток сопряжен с возведением сооружений для пропуска воды, подходов к ним, регуляционных сооружений, обеспечивающих нормальное протекание воды через искусственное сооружение, укрепительных сооружений, защищающих мосты и подходы к ним от размыва. Мосты и трубы на автомобильных дорогах следует располагать таким образом, чтобы при обеспечении беспрепятственного пропуска высоких вод и соблюдении требований экономичности постройки и удобства движения автомобилей не нарушать плавности трассы. При трассировании дорог в холмистой местности, особенно при преодолении речных долин и оврагов часто встречаются участки, уклоны которых превышают предельно допускаемые. Преодоление склонов по кратчайшему расстоянию вызывает необходимость устройства насыпей и выемок, связанных с большими земляными работами, однако, протяжение участка дороги при этом получается наименьшим, что при продольных уклонах, не превышающих 30-40‰, не вызывает затруднений для автомобильных перевозок. Обслуживание автомобильными дорогами как местных, так и транзитных перевозок вызывает необходимость связи этих дорог с промежуточными населенными пунктами. При этом возникает вопрос о пропуске транзитного движения и обеспечении удобной связи дороги с разными районами города. При трассировании дороги в районе населенного пункта должны быть рассмотрены варианты проложения дороги через пункт по его планировочной территории и в стороне от него, с постройкой подъездного пути. Выбор решения зависит от назначения дороги, величины населенного пункта, соотношения транзитного и местного движения. При проложении трассы через крупный населенный пункт в зависимости от его планировки, начертания существующей 93 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» транспортной сети, расположения промышленных предприятий, административно-политических и культурно-хозяйственных соображений возможны пересечения по главным улицам, пересечения с проходом по окраинам и примыкание по касательной к границам планировочной территории. Для городов с населением до 300-500 тыс. чел., наиболее целесообразно последнее решение, сочетающее удобство сообщения с городом с устранением неудобств для жителей от транзитного движения. Движение автомобилей с постоянной или практически не меняющейся скоростью на всем протяжении дороги может быть обеспечено только при проложении трассы дороги как плавной пространственной линии. Для этого необходим учет взаимного влияния плана и продольного профиля дороги, обеспечения видимости и особенностей зрительного восприятия дороги водителями. 5.6. Проектирование земляного полотна и дорожных одежд Дорожная одежда (ДО) является важнейшим и дорогостоящим элементом автомобильной дороги; затраты на ее устройство достигают 50-60% сметной стоимости дороги. ДО устраивают в пределах габаритов проезжей части дороги с целью создания условий, обеспечивающих возможность круглогодичного, безопасного, с расчетными скоростями и нагрузками, удобного и гигиеничного движения современных автомобилей. Как правило, ДО представляет собой многослойную конструкцию, состоящую из нескольких конструктивных слоев, уложенных на тщательно спланированное и уплотненное земляное полотно. В конструкции дорожной одежды принято различать два основных слоя: покрытие и дорожное основание. Верхняя часть дорожной одежды, непосредственно воспринимающая механические усилия от транспорта и атмосферные воздействия – покрытие. Покрытие должно быть прочным, износостойким, устойчивым к пластическим деформациям, водонепроницаемым, ровным, шероховатым и беспыльным. Дорожное покрытие может состоять из одного или нескольких конструктивных слоев. Верхний слой покрытия, периодически восстанавливаемый в процессе эксплуатации дороги, называют слоем износа. Нижняя несущая часть дорожной одежды, в которой значительно ослабляются вертикальные усилия, передаваемые на грунтовое основание, и практически полностью затухают 94 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» горизонтальные усилия – дорожное основание. Одновременно нижняя часть дорожного основания выполняет роль среды, защищающей конструкцию дорожной одежды от морозного пучения. Примеры конструкций дорожных одежд даны на рисунке 5.7. Рис. 5.7. Конструкции дорожных одежд с различными покрытиями: а – цементобетонное покрытие; б – асфальтобетонное покрытие на щебеночном основании; в – асфальтобетонное покрытие на бетонном основании; г – асфальтобетонное покрытие на цементогрунтовом основании; д – черное щебеночное покрытие по способу пропитки; е – черное гравийное покрытие по способу смешения на дороге; ж – гравийное покрытие; з – булыжная мостовая; 1 — цементобетон; 2 – битумопесчаная прослойка; 3 – слой щебня, гравия и грунта, обработанный вяжущими; 4 – морозозащитный песчаный слой; 5 – мелкозернистый асфальтобетон; 6 – крупнозернистый асфальтобетон; 7 – щебеночный слой; 8 – цементогрунт; 9 – щебеночный слой по способу пропитки; 10 – гравий, обработанный вяжущим; 11 – гравий; 12 – мостовая Одними из важных элементов автомобильных дорог являются их пересечения и примыкания, которые еще называются развязками дорог. Схемы пересечений и примыканий проектируются в одном, двух или более уровнях в зависимости от класса и категории автомобильных дорог. Одноуровневое пересечение применяется для автомобильных дорог обычного типа (нескоростных) со средней или малой интенсивностью движения. Пересечение скоростных дорог, скоростных с нескоростными 95 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» дорогами вне городов осуществляется в двух уровнях, так как такая схема обеспечивает безопасность движения автомобилей. Многоуровневое пересечение применяется в крупных городах на сложных развязках. Такие схемы требуют минимальной площади, занимаемой инженерными конструкциями. Степень устойчивости земляного полотна против сползания, просадки и других деформаций характеризуют коэффициентом устойчивости, которым называют отношение сил или их моментов, удерживающих насыпь, к силам или моментам, сдвигающим насыпь. Контрольные вопросы 1. Общие понятия о дорогах. 2. Элементы автомобильной дороги. 3. Требования к элементам дороги в продольном и поперечном профилях. 4. Учет влияния природных факторов при проектировании дорог. 5. Проложение трассы дороги на местности. 6. Проектирование земляного полотна и дорожных одежд. 96 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» 6. ВЕРТИКАЛЬНАЯ ПЛАНИРОВКА ТЕРРИТОРИИ 6.1. Задачи вертикальной планировки Вертикальная планировка – это инженерное мероприятие по искусственному изменению, преобразованию и улучшению существующего рельефа местности для использования его в градостроительных целях. Основная цель вертикальной планировки заключается в создании спланированных поверхностей, удовлетворяющих требованиям застройки и инженерного благоустройства территории. При разработке проектов вертикальной планировки необходимо максимально сохранить сложившийся природный рельеф местности, существующие зеленые насаждения и растительный почвенный покров. Необходимо размещать здания и сооружения, прокладку улиц, проездов, подземных инженерных коммуникаций и прочее при наименьшем объеме земляных работ и возможного баланса перемещаемых масс грунта (т.е. равенство объемов насыпей и выемок для сокращения транспортных расходов на доставку или вывоз грунта). Основные задачи вертикальной планировки: инженерные: - организация стока поверхностных вод (дождевых, ливневых и талых) с городских территорий по открытым лоткам в водосточную сеть и далее через очистные сооружения в естественные водоемы; - обеспечение допустимых уклонов улиц, площадей и перекрестков для безопасного и удобного движения всех видов городского транспорта и пешеходов, а также пребывания, отдыха, игр на различного рода площадках; - размещение зданий, сооружений и прокладки подземных инженерных сетей, при наименьшем объеме земляных работ, учитывая баланс перемещаемых масс грунта; - организация проектного рельефа при наличии неблагоприятных физико-геологических процессов на местности (затопление территории, подтопление ее грунтовыми водами, оврагообразование и т.д.); - решение задач при сооружении крупных и уникальных плоскостных сооружений (спортивного центра, аэродрома и пр.); 97 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» архитектурно-планировочные: - придание проектному рельефу наибольшей архитектурнокомпозиционной выразительности; - придание территории микрорайона, парка, зоне отдыха пространственной композиции путем перемещения грунта в границах проектируемой территории; - создание в необходимых случаях искусственного рельефа. Проект вертикальной планировки городской территории разрабатывается на основе проектов детальной планировки и застройки отдельной части города, района, промышленной застройки. Проект детальной планировки включает общие схемы транспортных и инженерных сетей, высотных решений участков и обеспечивает увязку проектируемой территории объекта с застроенной частью. Проект застройки – общее вертикальное решение территории микрорайона, участков общественного центра, промышленной застройки. При разработке проекта вертикальной планировки последовательно решаются следующие задачи: - оценка существующего рельефа по топографическому плану, включающая анализ характерных форм рельефа, определение крутизны склона поверхности, построение продольного профиля в заданном направлении по существующим горизонталям плана, определение линии уклона, определение границ водосборной площади; - определение характерных точек и существующих отметок по границам «красным линиям» объекта; - определение проектных отметок точек по границам «красных линий» объекта; - нанесение на план проектных горизонталей: путем градуирования прямой линии по оси дороги, построения горизонталей на наклонной плоскости, проектирование пересечений дорог, откосов, пандусов, подпорных стенок, лестниц в местах перепада рельефа; - проектирование продольных профилей и поперечных профилей по улицам и дорогам; - проектирование системы водоотвода поверхностных вод (лотков, дождеприемных колодцев, смотровых колодцев, 98 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» водосточной сети); - определение объемов земляных работ на всей территории или по выбранным направлениям. В таблице 6.1 представлен существующий рельеф местности и его поперечный профиль местности по линии АВ. Таблица 6.1 Существующий рельеф местности Окончание таблицы 6.1 99 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» В практике ландшафтного проектирования и строительства применяют три случая преобразования рельефа: 1) воссоздание или имитация встречающихся в природе форм рельефа; 2) создание геометрически подчеркнутых форм на отдельных участках территории (горок, валов, пирамид и т.п.); 3) формирование функциональных форм рельефа (дамбы, валы, горы). 6.2. Методы проектирования вертикальной планировки Выбор метода вертикальной планировки зависит от особенностей существующего рельефа и стадий разработки проекта. Проекты вертикальной планировки – составная часть проектов горизонтальной планировки на всех стадиях разработки. Объем и подробность разработки проектов вертикальной планировки зависят от стадии разработки горизонтальной планировки. Цель любого из перечисленных ниже методов проектирования вертикальной планировки – определение проектных высотных отметок поверхности, приемлемых уклонов для транспортнопешеходного движения и стока поверхностных вод, а также подсчета объема земляных работ. Разработку вертикальной планировки производят тремя основными методами: - проектных (красных) отметок; - проектных (продольных и поперечных) профилей; - проектных (красных) горизонталей. Также применяют метод нулевой линии, комбинированный метод (в сочетании друг с другом), в отдельных сложных проектах могут быть использованы графоаналитические методы, позволяющие выполнить вертикальную планировку и подсчитать объемы земляных работ при помощи ЭВМ. В настоящее время существуют следующие программы: - программный комплекс GEO+CAD, включающий в себя программу ПЛАМИКАД, которая предназначена для проектирования генеральных планов и вертикальной планировки объектов промышленного назначения городской застройки и специальных объектов в среде AutoCаd (Autodesk Map, Autodesk Land Desktop); 100 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» - GeoniCS Генплан – для проектирования генеральных планов и вертикальной планировки объектов; - CREDO MIX – решение задач проектирования горизонтальной и вертикальной планировок генеральных планов предприятий, транспортных сооружений и жилищно-гражданских объектов. 6.2.1. Разработка схемы вертикальной планировки Схема вертикальной планировки методом проектных отметок применяется на предварительных этапах проектирования, высотного решения территории населенного места, отдельного района или уличной сети, а также при детальной вертикальной планировке. Схема вертикальной планировки дает возможность определить превышения, уклон, высотное положение проектируемого рельефа. При разработке схемы вертикальной планировки определяют отметки по границам объекта, в точках входа на территорию, на пересечениях осей дорог, проездов, аллей, дорожек и в точках перегиба на их осях, в угловых точках площадок и в точках сопряжения площадки и дорожки; в центрах площадок, в точках, расположенных на оси начала и конца дорожек, и в точках характерных изгибов дорожек; в точках углов перекрестков дорог; на характерных участках по всей территории. Размещают и проектируют планировочные элементы – дороги, проезды, дорожки, тропы, площадки различного назначения, в соответствии с удобством передвижения пешеходов и пребывания их на площадках, с целью пассивного или активного отдыха, обеспечение отвода поверхностных вод. Допустимые уклоны поверхностей планировочных элементов территории приведены в таблице 6.2. Процесс проектирования схемы вертикальной планировки городов или других населенных мест методом проектных отметок состоит из двух последовательных этапов. На первом предварительном этапе тщательно изучаются рельеф местности и материалы геодезических и гидрогеологических изысканий местности. На втором этапе разрабатывается окончательная схема вертикальной планировки методом проектных (красных) отметок: выбирается точка на оси пересечения улиц (с наиболее высокой 101 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» отметкой), определяется превышение данной точки над отметкой ближайшего перекрестка и продольный уклон. Если полученный продольный уклон соответствует допустимым значениям, он округляется до тысячных долей (в промилле) и принимается за проектный. Таблица 6.2 Допустимые уклоны плоскостных сооружений Наименование и назначение Проезды, дороги местного значения Тротуары вдоль дорог, проездов Главные парковые дороги, транзитные, круглогодичного использования Второстепенные, прогулочные, сезонного использования Дополнительные дорожки, тропы Спортивные площадки Детские площадки Хозяйственные площадки Автостоянки Участки насаждений, газоны Габариты, размеры элементом Допустимые уклоны поверхности, % Типы покрытий поверхности поперечные продольные 1,5-2 0,4-8 1-3 0,4-9 Шириной 3,5-15 м и более 2-3 0,4-9 Плиты, спец. смеси, бетон 2; 2,5; 3,5 м, иногда до 7м 2-4 0,3-9 Спец. смеси, частично плиты ж/б 3-6 0,3-10 0,5 0,5 Шириной до 4,5 м Шириной 1,5-2 м 0,75-1,5 до 2,25 В габаритах ГОСТа В габаритax по расчетам СНиПа По расчетам в соответствии со СНиПом В соответствии со СНиПом По генплану 0,4-2 1-2 0,5-3 0,5–1,5 0,4–4 0,3–20 0,3–20 Асфальт, бетон Плита ж/б 50×50 см Спец. смеси, грунт Спец. материалы Бетонноасфальтная плита ж/б Бетонноасфальтная плита ж/б Бетонноасфальтная плита ж/б Растительный покров Доведение продольного уклона до минимально и максимально допустимого производится за счет изменения существующих отметок, которые становятся проектными. Рабочие отметки не должны превышать 0,5 м. 102 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Необходимо предусматривать обеспечение поверхностного стока с прилегающих к улицам территорий, где располагается закрытая подземная сеть водостоков. На схеме вертикальной планировки на перекрестках, в местах пересечения осей улиц и в точках изменения уклона наносят существующие (черные) и проектируемые (красные) отметки, а также рабочие отметки со своим знаком (разница между красной и черной отметками); стрелкой показывают направление продольного уклона улицы от более высоких отметок к пониженным, над стрелкой отмечают продольный уклон, под ней – расстояние между точками, ограничивающими участок улицы с этим уклоном. Разность между проектными и существующими отметками называют рабочими отметками, они характеризуют величину подсыпок или срезок (насыпь или выемка), а также высотное положение поверхностей. Рабочие отметки определяют по формуле: Нраб = Нкр – Нчер, (6.1) где Нкр, Нчер, – проектная (красная) и существующая (черная) отметки, м. Нанесение уклонов и отметок выполняют в соответствии с ГОСТ 21.508–93. Правила выполнения рабочей документации генеральных планов предприятий, сооружений и жилищногражданских объектов, существующая (черная) отметка располагается под чертой выноски, проектируемая (красная) отметка – над чертой, стрелкой, по оси проезжей части, показывается направление проектного продольного уклона улицы от более высоких отметок к пониженным, значение уклона отмечают над стрелкой, а под стрелкой указывают расстояние между рассматриваемыми точками местности, рабочая отметка со своим знаком минус (-) или плюс (+) наносится с правой стороны выноски (рис. 6.1). 103 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Рис. 6.1. Нанесение проектных (красных) и рабочих отметок 6.2.2 Метод проектных (продольных и поперечных) профилей Метод проектных (продольных и поперечных) профилей используют для вертикальной планировки рельефа под линейные сооружения автомобильных и железных дорог, трамвайных путей, подземных сетей, при планировке отдельных участков территории. Он заключается в разработке продольного профиля участка или улицы и построении поперечных профилей через 20, 40 или 100 м. Профили представляют собой условные размеры существующей и проектируемой поверхностей в рассматриваемых сечениях. Система продольных и поперечных профилей по отношению к осям проектируемых сооружений (проектных профилей) дает достаточно полное представление о намечаемых проектных решениях и возможность точного осуществления их в натуре, так как выполняется в более крупных масштабах. Продольные профили проектируют в тех же масштабах, что и рабочие чертежи, а для большей точности графических построений вертикальный масштаб в 10 раз крупнее горизонтального. Поперечные профили строят в масштабе 1:200, а их вертикальный масштаб 1:100. По профилям, используя их числовые данные, определяют объемы земляных работ. Проектирование вертикальной планировки по методам профилей заключается в проведении последовательных операций: разбивке сетки профилей на плане проектируемой территории, составлении профилей по обоим направлениям сетки, проектирование профилей в их взаимной увязке в местах пересечения, подсчете объема земляных работ (выемок и насыпей). 104 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» На городских улицах симметричное решение поперечного профиля может быть достигнуто лишь на отрезках от перекрестка к перекрестку. Поэтому часто приходится, кроме продольного профиля по оси проезжей части, проектировать таковые и по лоткам. При проектировании улиц и дорог разрабатывается продольный профиль по оси проезжей части, а для определения проектных отметок в лотках проезжей части пользуются составленным типовым поперечным профилем, что приемлемо при симметричном решении улицы или дороги на определенном протяжении. Частным случаем вертикальной планировки методом профилей является проектирование городских улиц и дорог, при котором метод профилей является наиболее удобным и наглядным. Продольный профиль, при проектировании магистралей и дорог, проходит по оси улицы, а поперечные профили составляются на каждом пикете. К основным элементам дороги относят: проезжую часть, тротуары, трамвайное полотно, велосипедные дорожки, разделительные полосы, полосы зеленых насаждений. Ширина улиц в красных линиях определяется их категорией и функциональным назначением по СП 42.13330.2011. Градостроительство. Планировка и застройка городских и сельских поселений. Пример построения вертикальной планировки методом профилей представлен на рисунке 6.2. Продольные и поперечные уклоны улиц, перекрестков, площадей нормируют, основываясь на условиях организации стока поверхностных вод, расчетных скоростях движения и устанавливают в соответствии с категориями улиц и дорог. Максимально допустимые уклоны на улицах и дорогах различных категорий зависят от расчетных скоростей движения. 6.2.3. Метод проектных (красных) горизонталей Метод проектных (красных) горизонталей применяется при разработке детальных проектов вертикальной планировки улиц, площадей, территорий микрорайонов, промышленных площадок, зеленых массивов и т.д. (рис. 6.2). Сущность метода проектных (красных) горизонталей 105 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» заключается в том, что на план с геодезической подосновой, где показан существующий рельеф и нанесены все проектные решения в плане – здания, сооружения и т. п., наносят горизонтали, изображающие проектный рельеф в виде прямых параллельных линий. Данный метод позволяет изобразить вертикальную планировку в проектных (красных) горизонталях, охватить всю площадь видоизмененного рельефа, отобразить в плане пластику рельефа на всей проектируемой территории, определить проектную отметку в любой точке плоскости рельефа методом интерполяции, а также рабочие отметки, а, следовательно, участки срезки и подсыпки грунта. Проектные (красные) горизонтали отображают проектируемую поверхность территории, проектируются сечениями (шаг горизонталей) через 0,1 м; 0,2 м (при масштабах плана 1:1000 и 1:1500) и 0,5 м (при предельно допустимых максимальных уклонах). 106 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» а б Рис. 6.2. Проектные профили улиц: а – поперечный профиль; б – продольный профиль 107 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Определение точек расположения красных горизонталей называется градуированием и, по существу, соответствует методу интерполяции. Градуирование отрезка прямой линии используют для нахождения и отрисовки на плане проектных горизонталей. Уклон поверхности по линии вычисляется или выбирается заранее в соответствии с требованиями к продольным уклонам дороги. В первую очередь определяют точку расположения ближайшей по значению проектной (красной) горизонтали, так как исходные отметки, от которых начинается проектирование (отметка пересечения оси улиц и проездов, отметка перелома рельефа), не всегда кратны принятому шагу горизонталей. Перед нанесением проектных горизонталей необходимо предварительно определить: - участки территории, отметки которых должны быть сохранены (у входов в здания, капитальных сооружений, поверхностей пересекающихся проезжих частей улиц и дорог, трамвайных путей, участков сохраняемых зеленых насаждений и т.д.); - водораздельные линии и наиболее пониженные участки местности; - места резких изменений уклонов поверхности. Проектные уклоны, округленные до целого числа тысячных долей, надписывают над стрелками, наносимыми вдоль оси проезжей части и показывающими направления проектных уклонов, расстояние между переломными точками – под стрелками. У всех переломных точек выписывают существующие и проектные отметки. Проектные горизонтали обычно показываются на чертежах красным цветом. Горизонтали показываются на плане сплошными линиями, для лучшего восприятия рельефа кратные горизонтали показываются более утолщенными. При проектировании учитываются элементарные правила изображения рельефа в горизонталях: - в пределах плана территории горизонтали не должны изменять принятого сечения; - одноименные горизонтали не пересекаются (исключая пересечения местности отвесной стенкой); - горизонтали не обрываются в пределах плана. При проектировании нового рельефа проектными (красными) горизонталями возникают задачи его коренного изменения. 108 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» При засыпке тальвега горизонтали «спрямляются». При проектировании бугра (водораздела) горизонтали «выгибаются» вниз, а канавы (тальвега), наоборот, «вверх», при срезке бугра они «выпрямляются» вверх. На рисунке 6.3 показаны различные формы проектируемой поверхности дорог и площадок: двускатная поверхность с гребнем, лоток, бордюр или подпорная стенка, холм в виде усеченной пирамиды, котловина, сопряжение трех плоскостей, приподнятая разделительная полоса, криволинейная поверхность, склон. Рис. 6.3. Проектируемые поверхности разной формы 109 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» 6.3. Посадка здания на рельеф Посадка здания на рельеф осуществляется на площадке в уровне, превышающем отметки красной линии, исходя из поперечного уклона прилегающей к зданию территории в сторону улицы или проезда в размере 20‰, а отметки пола первого этажа должны быть не выше 1,2 м от самой низкой отметки угла здания, но не менее 0,5 м по санитарным требованиям. Уклоны территории примыкающей к зданиям и площадкам, проектируются от них к лоткам проездов, а вокруг каждого здания устраивают бетонную или асфальтовую отмостку шириной не менее 0,5 м. Например, при удалении проезда на 6 м от здания отметка должна быть выше отметки лотка проезда не менее чем на 0,32 м при высоте бортового камня 0,15 м и поперечного уклона тротуара не менее 10‰. Высоту посадки зданий определяют исходя из проектных отметок прилегающей территории. Для выполнения привязки зданий к существующему рельефу необходимо помнить основные правила: - здания и сооружения на проектном рельефе не должны подтапливаться; - в случае понижения рельефа в сторону здания на расстоянии 5 м от отмостки устраивают искусственный лоток с поперечным уклоном от 10 до 25 ‰; - поперечный уклон отмостки здания принимают равным от 5 до 10 ‰; - минимальный уклон определяют из условий водоотвода 4-5 ‰; - максимальный уклон назначают исходя из того, что перепад красных отметок углов зданий не должен превышать 1,2 м; - наименьший перепад отметки чистого пола и отмостки назначают 0,5 м, наибольший – от 1 до 2 м. Таким образом, отметка чистого пола определяется суммированием максимальной красной отметки одного из углов здания и выбранного по проекту значения и составляет от 0,5 до 2 м. При большем перепаде высот необходимо изменение типового проекта здания. Здания и сооружения па проектном рельефе не должны 110 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» подтапливаться. В случае понижения рельефа в сторону здания на расстоянии 5 м от отмостки устраивают искусственный лоток с поперечным уклоном от 10 до 25 ‰. Поперечный уклон отмостки здания принимают равным от 5 ‰. Минимальный уклон определяют из условий водоотвода от 4-5 ‰. Максимальный уклон назначают исходя из того, что перепад красных отметок углов зданий не должен превышать 1,2 м. При большем перепаде высот необходимо изменение типового проекта здания (использование домов ступенчатого типа, смещение по вертикали отдельных секций типовых домов) или проведение специальных мероприятий (террасирование склона, устройство откосов, подпорных стенок и пр.). Наименьший перепад отметки чистого пола и отмостки назначают 0,5 м, наибольший – от 1 до 2 м. Таким образом, отметка чистого пола определяется суммированием максимальной красной отметки одного из углов здания и выбранного по проекту значения от 0,5 до 2 м. При большем перепаде высот необходимо изменение типового проекта здания. Пример посадки здания представлен на рисунке 6.4. Рис. 6.4. Посадка здания на рельеф 111 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» 6.4. Объемы земляных работ и баланс земляных масс Объемы земляных работ рассчитывают в процессе разработки варианта вертикальной планировки, после определения высотного положения проектных поверхностей территорий, а при графоаналитических методах – одновременно. При проектировании вертикальной планировки методом профилей объемы подсчитывают, используя чертежи профиля и плана территории. Площадь сечения подсыпки или срезки определяют непосредственно на профиле. Геометрические объемы определяют, рассчитывая насыпь и выемку по продольным и поперечным профилям, а конечный результат принимают средним из полученных величин. При выполнении вертикальной планировки методом проектных горизонталей и методом проектных отметок объемы подсчитывают, предварительно выполняя картограмму земляных работ. Для этого на подоснову наносят координатную сетку со сторонами от 20 до 200 м. Назначение размера стороны зависит от масштаба чертежа, пересеченности рельефа и требуемой точности подсчета. Картограмма земляных работ необходима для определения границ между выемками и насыпями с помощью рабочих отметок вершин сетки квадратов, значения которых записывают на картограмме у каждой ее вершины. На картограммах в углах пересечения сетки выписывают отметки с правой стороны точек пересечения сторон квадратов, снизу – отметки существующей поверхности, сверху – проектные отметки. Рабочие отметки со своим знаком выписывают сверху с левой стороны данной точки. В квадратах с рабочими отметками разных знаков находят линию нулевых работ – линию, разделяющую площади подсыпки и срезки грунта. Положение нулевых точек на плане определяют, используя подобие треугольников, расположенных по линии сетки в вертикальном сечении. Объемы работ рассчитывают двумя методами: квадратов и треугольных призм. По первому методу рассматривают квадраты «полные» (с рабочими отметками одного знака) и «неполные» (с рабочими отметками разных знаков). 112 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Метод квадратов Геометрический объем «полного» квадрата рассчитывают по формуле ℎ 𝑉н(в) = ±𝑙 2 ∑ 4𝑖, (6.2) где 𝑙 – сторона квадрата, м; h – рабочие отметки, м. Рис. 6.5. Определение геометрических объемов «полных» квадратов В «неполных» квадратах линия нулевых работ делит квадраты на две фигуры. Геометрический объем этих фигур определяется формулой: 𝑉н(в) = ℎср ∙ 𝐹н(в) , (6.3) где ℎср – средняя рабочая отметка отдельной фигуры, м; 𝐹н(в) – площадь насыпи (выемки) отдельной фигуры, м . Н +Н +⋯+Н раб.𝑛 ℎср = раб.1 раб.2 , (6.4) 𝑛 где Нраб – рабочие отметки, м; n – число точек, имеющих рабочие отметки, включая нулевые. В «неполных» квадратах линия нулевых работ отсекает фигуры в виде призм, в основании которых лежит треугольник или трапеция (рис. 6.6). Расчет методом треугольных призм дает большее приближение результатов к реальным объемам. Для расчета этим методом картограмму земляных работ подготавливают, разбивая каждый квадрат диагональю на два треугольника. 113 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Рис. 6.6. Определение геометрических объемов «неполных» квадратов В «полных» призмах геометрический объем равен 𝑉н(в) = ±𝑙 2 ∑31 ℎ𝑖 , (6.5) где 𝑙 – сторона квадрата, м; h – рабочие отметки в углах треугольника, м. В «неполных» призмах рассчитывают объем треугольной пирамиды, отсеченной линией нулевых работ. Рабочие отметки проставляют с их знаками (рис. 6.7). Одним из основных условий вертикальной планировки, кроме наименьших объемов земляных работ, является баланс земляных масс. При больших объемах земляных масс в балансе следует учитывать разрыхление грунта, т.е. увеличение физического объема грунта по сравнению с геометрическим объемом выемки, увеличивающимся за счет пустот. Разрыхление разделяется на первоначальное и остаточное после уплотнения грунта в насыпи. Рис. 6.7. Определение геометрических объемов методом неполных треугольных призм 114 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Первоначальное разрыхление определяется по формуле: Q1 = Q∙(100+n) 100 , (6.6) где п – разрыхляемость грунта; Q – геометрический объем выемки, м3 ; Q1 – фактический объем грунта, м3 . Остаточное разрыхление определяется по формуле: Q2 = 100∙Q 100+р (6.7) где р – процент остаточного разрыхления; Q – геометрический объем выемки, м3; Q 2 – фактический объем грунта, необходимый для насыпи, м3. Контрольные вопросы 1. Что такое вертикальная планировка? 2. Какие задачи решает вертикальная планировка городских территорий? 3. Методы составления плана организации рельефа. 4. Исходные материалы, необходимые при составлении проекта организации рельефа. 5. Какие условия должны быть соблюдены при проектировании осей улиц, проездов? 6. За счет чего происходит смещение проектных горизонталей на границах проезжей части, бордюрного камня, газонов и тротуаров? 7. Как выполняется вертикальная планировка перекрестков, какие требования при этом должны быть учтены? 8. Какие задачи решает вертикальная планировка внутриквартальной территории? 9. Последовательность составления проекта вертикальной планировки внутриквартальной территории. 10. Что является критерием при выборе оптимального варианта проекта организации рельефа? 11. Методы расчета объема земляных работ. 115 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» 7. ИНЖЕНЕРНЫЕ СЕТИ И СПЕЦИАЛЬНЫЕ СООРУЖЕНИЯ 7.1. Инженерное обеспечение города Инженерное оборудование современного города представляет собой сложную систему инженерных коммуникаций, сооружений и вспомогательных устройств. Инженерные коммуникации бывают подземными, наземными и надземными. Подземные инженерные сети, главным образом используемые в городах, являются одним из важнейших элементов инженерного благоустройства городских территорий. Городские подземные сети предназначены для комплексного и полного обслуживания нужд городского населения, культурно-бытовых предприятий и потребностей промышленности. К подземным инженерным сетям относятся трубопроводы, кабели и коллекторы. В подземном хозяйстве города используются трубопроводы различного назначения: трубопроводы сети водоснабжения (хозяйственно-питьевые, противопожарные, горячего и промышленного водоснабжения, поливочные); трубопроводы канализации (бытовых, дождевых и промышленных вод); трубопроводы теплои газоснабжения. Помимо этих основных трубопроводов в городе могут размещаться трубопроводы специального назначения, такие, как дренажи, паропроводы, нефтепроводы, пневматические системы и др. Кабельные сети включают электрические сети высокого и низкого напряжения, предназначенные для электроснабжения (в том числе наружное освещение и обеспечение электротранспорта), и кабели слабого тока для телеграфной телефонной связи, радиовещания и сигнализации специального назначения. Трубопроводы подземных инженерных сетей разделяются на транзитные, магистральные, распределительные и разводящие. Магистральные трубопроводы обслуживают город, крупные жилые районы, промышленные и коммунальные зоны. Распределительные трубопроводы обслуживают микрорайоны и являются элементом каждой улицы города. Разводящие трубопроводы прокладываются по территориям жилых микрорайонов, парков и других элементов города. На территории города размещаются напорные и самотечные сети. К самотечным сетям относятся сети канализации, водостоков 116 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» и дренажей. В исключительных случаях на отдельных участках они могут быть напорными. По глубине заложения различают сети глубокого и мелкого заложения. К сетям глубокого заложения относятся сети, которые располагаются ниже расчетной глубины проникания в грунт нулевой температуры, т.е. ниже зоны промерзания грунта. К ним относятся сети водопровода, канализации, водосточной системы и пр. Сети мелкого заложения по технологии их эксплуатации могут размещаться в зоне промерзания грунта (теплосети, кабели различного назначения). Основная сеть трубопроводов, каналов и кабелей размещается под улицами и площадями города, образуя сложные подземные системы. При этом некоторые из них прокладывают под проезжими частями улиц. В связи со значительным строительством новых городов и объектов, реконструкцией существующих, постоянным ростом потребностей в водо- и теплоснабжении, канализации и пр. требуется прокладка новых и реконструкция существующих инженерных сетей. Поэтому часто под улицами и площадями, уже имеющими инженерные коммуникации, прокладываются новые дополнительные сети, которые еще больше усложняют подземное хозяйство современного города. Прокладка новых, реконструкция существующих сетей, ремонтные работы сопровождаются их разрытием, что отрицательно сказывается на дорожных покрытиях и движении транспорта и пешеходов, особенно в тех случаях, когда сети прокладывают под проезжей частью улиц. Все это требует упорядочения системы подземных сетей в городе. Поскольку большая часть инженерных коммуникаций прокладывается под улицами, то одним из основных мероприятий по их организации является комплексное проектирование городских улиц, включающее и проектирование подземных сетей как в плане, так и в поперечном профиле. Инженерное обеспечение города представляет собой совокупность систем водоснабжения, канализации, электро-, газо- и теплоснабжения, призванных обеспечить бесперебойное функционирование и дальнейшее развитие города. 117 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» 7.2. Водоснабжение Водоснабжением (системой водоснабжения) является комплекс сооружений, предназначенных для забора воды из источников, очистки, хранения запасов воды и подачи к местам потребления. Водоснабжение регламентируется следующими документами: СНИП 2.04.02-84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения, ГОСТ 25151-82 Водоснабжение. Термины и определения. Системы водоснабжения классифицируют по ряду признаков: 1) по роду обслуживаемых объектов — городское, поселковое, промышленное, сельскохозяйственное водоснабжение; 2) по назначению – хозяйственное, предназначенное для удовлетворения питьевых и хозяйственно-бытовых нужд; производственное – для снабжения водой промышленных предприятий; противопожарное – подающее воду для тушения пожаров; объединенное – предназначенное для одновременного удовлетворения различных нужд, например, хозяйственно-противопожарная система; 3) по характеру использования природных источников – водопроводы, получающие воду из поверхностных источников (реки, водохранилища, озера и т.д.), и водопроводы, использующие подземную воду; 4) по способам подачи воды – самотечные водопроводы и водопроводы с механической подачей воды. Принципиальная схема водоснабжения города при поверхностных источниках приведена на рисунке 7.1. Вода из источника забирается водоприемником и по самотечным водоводам поступает в береговой колодец. Затем насосами первого подъема она подается в сооружения для очистки (осветления, фильтрования и дезинфекции). Очищенная вода поступает в резервуары чистой воды и насосами второго подъема поступает из них в сеть трубопроводов, причем часть воды аккумулируется в баке водонапорной башни. По магистральным трубопроводам (водоводам) вода поступает в районы города и по распределительной сети – к потребителям. Количество воды, выраженное в литрах и потребляемое в сутки одним жителем города, называется нормой хозяйственнопитьевого водопотребления. Водоснабжение города имеет большое значение в связи с тем, что водопотребление на 118 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» хозяйственно-питьевые и коммунальные 400-500 л/сут. и более на человека. нужды достигает Рис. 7.1. Схема водоснабжения города: 1 – водоприемник; 2 – самотечные трубы; 3 – береговой колодец; 4 – насосы первого подъема; 5 – отстойники; 6 – фильтры; 7 – запасные резервуары чистой воды; 8 – насосы второго подъема; 9 – водоводы; 10 – напорно-регулирующее сооружение Водопотребление в городах различно и зависит от категории города (численности населения), наличия и развития промышленности, степени благоустройства, климатических условий и ряда других факторов. Например, в Москве водопотребление (включая нужды промышленности) составляет более 450-500 л/сут. на человека, что значительно выше водопотребления в крупных городах Европы (Париж – 290, Лондон – 235, Стокгольм – 275, Лион – 390 л/сут. на человека). Как отмечалось, источниками водоснабжения городов являются поверхностные и подземные воды. В основном в городах нашей страны используются поверхностные водоисточники — реки, водохранилища, каналы и пр., но некоторые города в значительной степени используют подземные воды. Одним из крупных потребителей воды в городах являются промышленные предприятия, причем их потребление может достигать 50-90% общего суточного расхода воды города. Поэтому необходимо всемерное сокращение или исключение использования на промышленные нужды воды из коммунального водопровода, поскольку в связи с ухудшением качества источников значительно увеличивается стоимость очистки воды. Для хозяйственно-питьевых водопроводов следует максимально использовать все ресурсы подземных вод при условии их 119 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» удовлетворения требованиям ГОСТа. Проекты водоснабжения должны разрабатываться на основе районных схем водоснабжения, где учитываются возможность и экономическая целесообразность размещения объектов нового и расширения существующего промышленного, сельскохозяйственного и жилищного строительства. На территории города размещают водопроводные сети различного назначения: хозяйственно-питьевые, противопожарные, поливочные, промышленные. Как правило, хозяйственнопитьевые, противопожарные и поливочные сети объединяются в одну систему, хотя и возможно их разделение, например, применение поливочной сети мелкого заложения. В засушливых, полузасушливых, пустынных и полупустынных районах поливочные водопроводы образуют самостоятельную систему в связи со значительной потребностью в воде на полив зеленых насаждений. Объединенные или раздельные водопроводные сети выбирают в результате технико-экономического анализа в зависимости от потребности города, наличия водоисточников, качества воды в них, климатических условий и других факторов. Количество линий водоводов принимается с учетом надежности подачи воды системой водоснабжения и очередности строительства. Наружная водопроводная сеть города является основной частью водопровода, стоимость которой составляет 50–70% стоимости всего водопровода. Водопроводные сети состоят из магистральных и распределительных линий. Магистральные линии служат для транспортирования транзитных масс воды, а распределительные — для подачи воды из магистралей к жилым зданиям и другим объектам. По начертанию в плане водопроводные сети бывают тупиковые, кольцевые и комбинированные (рис.7.2). Тупиковая сеть короче кольцевой, но она не гарантирует бесперебойной подачи воды потребителям, поскольку при аварии на одном участке магистрали все последующие участки с ответвлениями не будут снабжаться водой. Кольцевая и комбинированная сети более надежны в эксплуатации, так как в случае аварии на одной из линий при ее выключении потребители будут снабжаться водой по другой линии. Водопроводные сети, как правило, проектируют кольцевыми. Тупиковые линии водопроводов допускается применять при подаче воды на хозяйственно-питьевые нужды и диаметре труб не более 100 мм, а также при подаче воды на противопожарные нужды 120 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» при длине линий не более 200 м, когда приняты особые меры против замерзания этих линий. Рис. 7.2. Водопроводная сеть города а – тупиковая; 6 – кольцевая; 1 – насосная станция; 2 – водонапорная башня Для внешних водопроводных сетей в настоящее время применяют трубы: чугунные, стальные и неметаллические (железобетонные, асбоцементные и полиэтиленовые – из винипласта, полиэтилена и других пластических материалов). Глубина заложения водопроводных труб, считая до низа, должна быть на 0,5 м больше расчетной глубины проникания в грунт нулевой температуры, причем следует учитывать внешние нагрузки от транспорта и условия пересечения с другими подземными коммуникациями. На водопроводных сетях устанавливаются колодцы из сборного железобетона. Источники водоснабжения как поверхностные, так и грунтовые подвергаются загрязнению. Поэтому охрана источников водоснабжения и бассейна его питания от загрязнений требует организации санитарной охраны. Процесс очистки воды для хозяйственно-питьевых нужд производится на очистных станциях и состоит двух этапов: осветление воды путем осаждения взвешенных частиц и фильтрование, которое выполняют осветлители или отстойники и фильтры. Обеззараживание воды или ее дезинфекция заключается в полном освобождении воды от болезнетворных бактерий (хлорирование и другие методы). 121 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» 7.3. Канализация Канализация – составная часть системы водоснабжения и водоотведения, предназначенная для удаления твёрдых и жидких продуктов жизнедеятельности человека, хозяйственно-бытовых и дождевых сточных вод с целью их очистки от загрязнений и дальнейшего использования или возвращения в водоём. Необходимый элемент современного городского и сельского хозяйства. Нарушение его работы может ухудшить санитарно-эпидемиологическую ситуацию в местности. Канализация регламентируется следующими документами: СНиП 2.04.03-85. Канализация. Наружные сети и сооружения, ГОСТ 25150-82 Канализация. Термины и определения. Современное благоустройство города требует наличия развитой канализации для своевременного удаления с городской территории сточных вод, которые в зависимости от состава подразделяются на хозяйственно-бытовые, производственные и ливневые (дождевые и талые) стоки. Под канализацией понимается совокупность инженерных сооружений, служащих для приема сточных вод, транспортирования их к очистным сооружениям, очистки и обеззараживания, утилизации полезных веществ, содержащихся в них, и сброса очищенных сточных вод и водоемов. Для отвода вод в городах применяются общесплавной, раздельный, полураздельный и комбинированный способы. Общесплавной способ канализации заключается в том, что все городские сточные воды отводятся по одной системе труб. Этот вид канализации применяется недостаточно широко в связи со значительным удорожанием очистных сооружений, но используется в ряде городов (Санкт-Петербург, Тбилиси, Самара, Рига, Вильнюс и др.). При раздельном способе устраиваются две сети трубопроводов. По одной сети труб отводятся хозяйственно-бытовые и загрязненные производственные сточные воды, а по другой – ливневые и условно чистые производственные сточные воды. В нашей стране раздельный способ канализации наиболее распространен, в том числе и в Москве. Однако ему присущ недостаток, заключающийся в том, что поверхностные стоки сбрасываются в водоемы, как правило, без предварительной или недостаточной очистки, тем самым способствуя их загрязнению. Полураздельный способ канализации заключается в том, что 122 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» городские водостоки соединяются с сетями хозяйственно-бытовых сточных вод с помощью устройств, которые позволяют сбрасывать в нее первые загрязненные порции дождевых вод при дождях большой интенсивности и всего стока при дождях малой интенсивности. Именно этот объем стока поступает на очистные сооружения. Комбинированный способ объединяет общественную и раздельную системы, причем общесплавная система применяется в центральных районах города, а раздельная — на периферии с самостоятельной очисткой атмосферных вод. Сточные воды, содержащие растворимые и нерастворимые примеси и загрязнения, отводятся за пределы города и спускаются в водоем. Перед спуском их необходимо очистить до такой степени, чтобы они не оказывали вредного влияния на водоем, и качество воды в водоеме не снижалось ниже установленных санитарных норм. Метод и степень очистки сточных вод определяются в зависимости от местных условий с учетом возможного использования сточных вод для промышленных и сельскохозяйственных целей. Очищенные сточные воды, которые сбрасываются в водоемы, должны отвечать требованиям «Правил охраны поверхностных вод от загрязнений сточными водами». Применяются следующие методы очистки сточных вод: механический, биологический, химический и физико-химический. Механический метод позволяет довести степень очистки сточных вод до 60%, биологический — до 90-92%, а при вводе до очистки сточных вод — до 96-98%. После очистки сточной жидкости тем или иным способом содержание бактерий в ней резко уменьшается. Однако число бактерий, остающихся в сточной жидкости, прошедшей механическую или даже эффективную биологическую очистку, может достигать значительных размеров. Полностью уничтожить болезнетворные бактерии можно лишь путем ее обеззараживания. С этой целью обычно проводят хлорирование сточной жидкости. В зависимости от рельефа местности и планировочного решения в городах применяют централизованную и децентрализованную схемы канализации. В компактных городах с общим падением рельефа в основном в одну сторону применяется централизованная схема канализации (Казань, Екатеринбург и др.). При наличии нескольких бассейнов стока и расчлененном планировочном решении города используется децентрализованная схема канализации 123 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» (Москва, Самара, и др.). Принципиальные схемы канализации приведены на рисунке 7.3. Рис. 7.3. Принципиальные схемы канализационной сети: а – пересеченная; б – веерная; в – зонная; г – радиальная; 1 – станция перекачки (насосная станция); 2 – очистные сооружения Канализационные сети являются самотечными (безнапорными) системами. Лишь в особых условиях возможно использование напорных систем, в трубопроводах которых с помощью насосных станций создают напор. Диаметры канализационных сетей всех систем определяются гидравлическим расчетом, но минимальные диаметры труб должны приниматься: для уличной сети 200 мм, для внутриквартальной – 150 мм; для дождевой и общесплавной уличной сети 250 мм и внутриквартальной – 200 мм. Для канализационных трубопроводов используются: самотечных – безнапорные железобетонные, бетонные, керамические и асбестоцементные трубы; напорных – напорные железобетонные, чугунные, стальные и пластмассовые трубы. Наименьшую глубину заложения лотка канализационного трубопровода принимают для труб диаметром до 500 мм на 0,3 м, а для труб большего диаметра на 0,5 м меньше наибольшей глубины проникания в грунт нулевой температуры. Однако глубина отметок планировки территории до верха трубы должна быть не менее 0,7 м. 124 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Для осмотра и ремонта на всех системах канализационных сетей предусматривают смотровые колодцы или камеры, устанавливаемые в местах примыкания к коллектору присоединяемой трубы, в местах изменения направления, уклонов и диаметров трубопроводов и на прямых участках на расстояниях в зависимости от диаметра труб. 7.4. Электроснабжение Система электроснабжения – совокупность источников и систем преобразования, передачи и распределения электрической энергии. Система электроснабжения не включает в себя потребителей (или приёмников электроэнергии). Электроснабжение регламентируется следующими документами: СНиП 31-110-2003. Проектирование и монтаж электроустановок жилых и общественных зданий; СНиП III-41-76. Контактные сети электрифицированного транспорта; СНиП 31-02. Электроснабжение жилых домов; ГОСТ 32144-2013. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения и др. Городские электрические сети служат для передачи электроэнергии от электрических станций к потребителям. Сети классифицируют: по роду тока – переменный и постоянный; по величине напряжения – низковольтные до 1000 В и высоковольтные более 1000 В; по конструктивному устройству – наружные воздушные, подземные кабельные и внутренние сети. Снабжение потребителей электроэнергией осуществляется тепловыми электростанциями (ТЭС), гидроэлектростанциями (ГЭС), используется и атомная энергетика. Основное направление в области обеспечения потребителей электроэнергией — создание энергосистем, таких, например, как Единая система европейской части бывшего СССР (ЕЕЭС) мощностью более 100 млн кВт. В настоящее время ЕЕЭС перешла границы европейской части и связана с энергосистемами Казахстана и Сибири, образовав Единую энергетическую систему (ЕЭС). Главенствующими потребителями электроэнергии являются города, их электропотребление составляет почти 80% общего потребления электроэнергии в стране. В настоящее время 125 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» на коммунально-бытовые нужды в городах используется примерно 20% расходуемой электроэнергии, остальная часть приходится на промышленные предприятия. Потребление электроэнергии на коммунально-бытовые нужды характеризуется достаточно высокими показателями. В перспективе электропотребление для бытовых нужд возрастет главным образом за счет применения энергоемких токоприемников: бытовых кондиционеров, гладильных и посудомоечных машин, камер глубокого замораживания и др. По прогнозам потребление электроэнергии достигнет в жилых домах с электроплитами более 2000 кВт ч на квартиру в год. Система электроснабжения города состоит из сети внешнего электроснабжения, высоковольтной (35 кВ и выше) сети города и сетевых устройств среднего и низкого напряжения с соответствующими трансформирующими установками. Принцип организации высоковольтной сети крупного города – создание на периферии его высоковольтного кольца с подстанциями, соединенными с соседними энергосистемами. От высоковольтной сети устраиваются глубокие вводы для электроснабжения жилых и промышленных районов с расположением понизительных подстанций в центрах электрических нагрузок. Электрические сети выполняются в виде воздушных линий электропередач (ЛЭП) и кабельных прокладок. В настоящее время осуществляется замена воздушных высоковольтных линий в черте города на кабельные, поскольку площадь занятых воздушными линиями земель составляет сотни гектаров. Такие работы ведутся в Москве, Санкт-Петербурге, и других городах. Например, в Москве замена воздушных линий электропередач на кабельные линии высвободит около 2000 га территории, обеспеченной всеми видами коммуникаций. На территории города размещаются электрические сети различного назначения: сети электроснабжения для коммунально-бытовых и производственных нужд высокого и низкого напряжений; сети наружного освещения улиц, площадей, парков и пр.; сети электротранспорта; сети слабого тока. При прокладке сетевого электроснабжения используют бронированные кабели различных марок в зависимости от их назначения, свойств грунта и пр. Кабели укладывают также в асбестоцементных трубах и бетонных блоках с отверстиями. 126 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» 7.5. Газоснабжение Газоснабжение – организованная подача и распределение газового топлива для нужд народного хозяйства. Газоснабжение регламентируется следующими документами: СНиП 2.04.08-87. Газоснабжение. В последние годы в топливно-энергетическом обеспечении городов продолжает возрастать доля газа как вида топлива. Это и понятно, поскольку в нашей стране сосредоточена значительная часть мирового запаса этого топлива. Источниками газоснабжения городов и промышленных районов служат месторождения природного газа и газовые заводы, на которых из твердых видов топлива получают искусственные газы. Наиболее широко применяются природные газы, которые бывают трех видов: добываемые из чисто газовых месторождений; выделяемые из скважин нефтяных месторождений вместе с нефтью, так называемые попутные; добываемые из конденсатных месторождений (смесь сухого газа и паров тяжелых углеводородов). Искусственные газы получают при термической обработке твердых видов топлива, главным образом каменного угля. Для газоснабжения городов наиболее выгодно применять природные газы. Их преимущество перед другими видами топлива заключается в дешевизне, в большей теплоте сгорания, высокой транспортабельности (передача по трубам на большие расстояния) и легкой автоматизации процесса сгорания. Газоснабжение городов определяется расходами на промышленные и жилищно-коммунальные нужды, причем последние все время возрастают, так как увеличивается количество газифицированных квартир. Однако следует указать, что газ, подаваемый в город, идет в основном на промышленные предприятия и лишь частично подается в жилые дома. В нашей стране около 85% природного газа используется промышленностью в качестве топлива. Но природный газ является еще и сырьем для химической промышленности. В настоящее время на производство минеральных удобрений, синтетического каучука, спирта, пластмасс, ацетилена и другой ценной продукции расходуется около 6% всего добываемого в стране газа, и количество его будет увеличиваться. Потребление газа в городах подразделяется на следующие группы: - бытовое (для приготовления пищи и горячего 127 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» водоснабжения); - коммунально-бытовое (потребление в зданиях сферы обслуживания и общественных зданиях); - на отопление и вентиляцию зданий; - промышленное. Проекты газоснабжения областей, районов, городов, поселков и других населенных мест разрабатываются на основе схем и проектов районных планировок, генеральных планов городов, поселков и сельских населенных пунктов с обязательным учетом их развития на перспективу. Системы газификации представляют собой комплекс магистральных газопроводов, подземных газохранилищ и кольцевых газопроводов, обеспечивающих надежное газоснабжение районов. Система газоснабжения крупного города — это сети различного давления в сочетании с газохранилищами и необходимыми сооружениями, обеспечивающими транспортировку и распределение газа. Существует следующая классификация городских газопроводов: 1) по виду транспортируемого газа – газопроводы природного газа, попутного нефтяного газа, сжиженных углеводородных газов, искусственного газа, смешанного газа. Для больших городов используется главным образом природный газ, хотя в районах малоэтажной застройки может использоваться и сжиженный газ; 2) по давлению газа – газопроводы низкого, среднего, высокого давления; 3) по местоположению относительно поверхности земли – подземные (подводные), наземные (надводные); 4) по расположению в системе планировки города – наружные (уличные, внутримикрорайонные) и внутренние (внутридомовые); 5) по назначению в системе газоснабжения – городские магистральные, распределительные, вводы, вводные газопроводы (ввод в здание); 6) по принципу построения распределительных газопроводов – закольцованные (кольцевые), тупиковые, смешанные; 7) по материалу труб – металлические (стальные), неметаллические (пластмассовые, асбестоцементные, резинотканевые и др.). Каждый газифицированный город имеет разветвленные газовые сети большой протяженности, например, протяженность 128 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» газовых сетей в Москве составляет более 6000 км. От места добычи или изготовления до города газ подается по магистральным газопроводам. Начальным пунктом является головная компрессорная станция, а конечным пунктом магистральных сетей – газораспределительная станция (ГРС), которая располагается на вводе в город. По трассе магистральных трубопроводов кроме головной компрессорной станции устанавливаются промежуточные на расстоянии 30-150 км между ними для повышения давления газа. От газораспределительной станции начинаются городские газовые сети (рис.7.4). Давление газа на этих станциях снижается до величины, необходимой для системы газоснабжения города. После газораспределительной станции газ поступает в сеть высокого давления, которая закольцовывается вокруг города, и от нее к потребителям через газорегуляторные пункты (ГРП). Городские газопроводы подразделяются: на газопроводы высокого, среднего и низкого давления (причем для обеспечения надежности газоснабжения они обычно решаются кольцевыми и лишь в редких случаях – тупиковыми); на абонентские ответвления, подающие газ от распределительных сетей к отдельным потребителям или их группам; на внутридомовые газопроводы, транспортирующие газ внутри здания к отдельным приборам. Промышленные газопроводы состоят из ответвлений от распределительных газопроводов, включая ввод и регуляторную станцию на территории промышленного предприятия, а также и межцеховых и внутрицеховых газопроводов. Таким образом, распределительными газопроводами считаются идущие от ГРП или газовых заводов, обеспечивающие газоснабжение города до ввода, т.е. уличные, внутримикрорайонные, внутриквартальные, дворовые газопроводы. Для газопроводов установлены следующие давления газа (Па): низкое – до 5×103; среднее – от 5×103 до 3×105; высокое – от 3×105 до 12×105. Жилые, общественные здания и коммунальнобытовые потребители получают газ низкого давления; промышленные предприятия, теплоэлектроцентрали и котельные – газ среднего и высокого давления. Независимо от давления газа газопроводы прокладывают, как правило, под землей по улицам и дорогам города. Газопроводы, которые транспортируют осушенный газ, допускается прокладывать в зоне сезонного промерзания грунта, а газопроводы, транспортирующие влажный газ, — ниже зоны сезонного промерзания грунта с уклоном к конденсатосборникам не менее 0,002. 129 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Минимальная допустимая глубина заложения газопроводов на улицах с неусовершенствованными покрытиями должна составлять не менее 0,8 м, а на участках усовершенствованных дорожных покрытий – не менее 0,9 м, считая от верха дорожного покрытия до верха трубы. Эту величину допускается уменьшить до 0,6 м в местах, где не предусматривается движение транспорта. По трассе газопроводов, проложенных в городе, предусматривается установка контрольно-измерительных пунктов с расстояниями между ними не более 200 м. Рис. 7.4. Схема газоснабжения города с газопроводами высокого, среднего и низкого давления 1 – магистральный газопровод; 2 – газораспределительная станция; 3 – газорегуляторный пункт среднего давления; 4 – газорегуляторный пункт низкого давления; 5 – газопровод высокого давления; 6 – газопровод среднего давления; 7 – газопровод низкого давления Для строительства газопроводов применяют стальные бесшовные, сварные прямошовные и спирально-шовные трубы, а также неметаллические трубы (полиэтиленовые, винипластовые и асбестоцементные). Для стальных газопроводов должна предусматриваться защита от коррозии, вызываемой окружающей средой и блуждающими электрическими токами. 7.6. Теплоснабжение Теплоснабжение – обеспечение теплом зданий для коммунально-бытовых (отопление, вентиляция, горячее водоснабжение) 130 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» и технологических нужд потребителей. Регламентируется следующими документами: СНиП 2.04.07-86. Тепловые сети. Теплоснабжение городов предусматривает обеспечение теплом жилищно-коммунальных и промышленных потребителей. В настоящее время в городах главным образом применяется централизованное теплоснабжение, обеспечивающее высокий уровень инженерного благоустройства. Централизованное теплоснабжение в первую очередь получает развитие в городах и районах с преимущественно многоэтажной застройкой. Тепло в системах централизованного теплоснабжения расходуется на отопление зданий, подогрев воздуха в системах вентиляции зданий, в системах горячего водоснабжения и на технологические нужды промышленных предприятий. Централизованное теплоснабжение улучшает окружающую среду, поскольку с его развитием ликвидируются мелкие котельные. Снабжение теплом систем отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха и горячего водоснабжения зданий представляет собой совокупность трех взаимосвязанных процессов: подготовки теплоносителя, его транспортировки и использования теплового потенциала теплоносителя. В соответствии с этим система теплоснабжения состоит из трех звеньев: источника тепла, трубопроводов и систем теплопотребления с нагревательными приборами. Системы теплоснабжения классифицируют по следующим основным признакам: по радиусу действия, виду источника тепла, теплоносителя и количеству теплопроводов. По радиусу действия системы теплоснабжения различаются по дальности передачи тепла и числу потребителей. Они могут быть местными, центральными и централизованными. К местным относятся системы теплоснабжения, в которых все три звена объединены и находятся или в одном помещении, или в смежных помещениях и применяются только в гражданских небольшого объема зданиях или в небольших вспомогательных зданиях на промышленных площадках, удаленных от основных производственных корпусов. Примером таких систем являются печи, газовое или электрическое отопление. В этих случаях получение тепла и передача его воздуху помещений объединены в одном устройстве и расположены в отапливаемых помещениях. Центральной называют систему снабжения теплом одного 131 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» здания любого объема от одного источника тепла. Как правило, это системы отопления зданий, получающих тепло от котла, установленного в подвале зданий или отдельно стоящих котельных. Централизованными являются такие системы, когда от одного источника тепла, теплоэлектроцентрали или районной котельной тепло подается для многих зданий (рис. 7.5). Рис. 7.5. Принципиальная схема централизованного теплоснабжения: 1 – ТЭЦ или районная котельная; 2 – система отопления и вентиляции; 3 – наружные теплопроводы По виду источника тепла системы централизованного теплоснабжения разделяются на системы районного теплоснабжения и теплофикацию. При районном теплоснабжении источником тепла служит районная котельная, при теплофикации — теплоэлектроцентраль. Потребление тепла в городе зависит в основном от климатических условий, степени благоустройства, этажности застройки, объема зданий. Как уже говорилось, тепло расходуется на отопление, горячее водоснабжение, вентиляцию и кондиционирование воздуха, причем в городе на жилищно-коммунальные нужды расходуется до 40% общего теплопотребления. Расход тепла на отопление и вентиляцию в большой степени зависит от нормы жилой площади на одного человека. При увеличении нормы общей площади на человека с 13,5 до 22,5 м2 потребление тепла увеличивается в 1,7 раза. В зависимости от степени благоустройства зданий расход тепла на горячее водоснабжение может изменяться в 1,5 раза. Основными источниками тепла для теплофикации городов являются теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), вырабатывающие как тепло, так и электрическую энергию. В перспективе для теплоснабжения городов могут найти применение АТЭЦ на атомном топливе или атомные котельные, которые заменят паротурбинные ТЭЦ 132 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» и котельные, работающие на органическом топливе. Городские ТЭЦ и районные котельные размещаются вне селитебной территории, в промышленных и коммунально-складских зонах. Для теплоснабжения городов могут быть использованы и другие источники энергии, такие, как солнечная энергия, геотермальная энергия (тепло подземных вод). В ряде зарубежных стран (США, Франция, Швеция и др.) для отопления, горячего водоснабжения и кондиционирования воздуха применяется электроэнергия. Теплоносителем называется среда, которая передает тепло от источника к теплопотребляющим приборам, системам отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. В системах теплоснабжения, применяемых в нашей стране для городов и жилых районов, в качестве теплоносителя используется вода. В промышленных районах и на отдельных промышленных предприятиях для систем теплоснабжения применяют воду и пар. В последнее время и на промышленных предприятиях начали применять единый теплоноситель — воду, нагретую до разных температур. Применение единого теплоносителя упрощает схему теплоснабжения, ведет к снижению капитальных затрат и способствует качественной и дешевой эксплуатации. Пар подается к потребителям по паровым сетям, а от них конденсат поступает по конденсатопроводам в котельную для повторного парообразования. Жилые и общественные здания получают тепло по водяным сетям, состоящим из двух труб. По одной трубе перегретую воду подают к потребителям, а по другой — охлажденная вода возвращается на ТЭЦ или в котельную. Водяные системы теплоснабжения по способу присоединения систем горячего водоснабжения разделяются на две группы: закрытые и открытые. В закрытых системах теплоснабжения вода, циркулирующая в тепловой сети, используется только в качестве греющей среды, как теплоноситель, но из сетей не разбирается. В открытых системах вода, циркулирующая по тепловым сетям, может частично или полностью разбираться потребителями горячего водоснабжения. Ряд городов использует открытую систему (Санкт-Петербург, Ростов- на-Дону и др.). Тепловые сети по трассировке разделяются на кольцевые и лучевые. Лучевые сети просты, экономичны и удобны в эксплуатации. Однако крупным их недостатком по сравнению с кольцевыми является опасность прекращения подачи тепла 133 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» к потребителям при аварии на сети. Кольцевые сети более надежно обеспечивают потребителя теплом. Схема тепловой сети определяется размещением ТЭЦ или районной котельной среди теплопотребителей, характером теплового потребления и видом теплоносителя, причем она должна обеспечивать надежность и экономичность эксплуатации при минимальной протяженности сети. Кольцевание сетей удорожает их, но в крупных системах теплоснабжения значительно повышает надежность снабжения, создает возможность резервирования. Кольцевание промышленных тепловых сетей иногда обязательно по техническим требованиям. Кольцевание может быть заменено дублированием сетей, т.е. прокладкой двух паропроводов или теплопроводов. Для тепловых сетей обычно применяют стальные трубы с теплоизоляцией. Прокладывают тепловые сети в непроходимых каналах — наиболее распространенный в настоящее время способ прокладки, в траншеях (бесканальная прокладка) и в общих коллекторах совместно с другими коммуникациями. При проектировании новых, реконструкции и расширении существующих систем инженерного обеспечения города должны быть предусмотрены отраслевые службы диспетчеризации и системы управления технологическими процессами. Их внедрение позволит повысить степень централизации, оперативности и оптимальности управления системами, бесперебойности и безопасности работы. В дальнейшем автоматизированные подсистемы войдут составными элементами в АСУ всего городского хозяйства. 7.7. Принципы размещения и способы прокладки подземных сетей При строительстве новых и реконструкции существующих городов, жилых районов и микрорайонов подземные инженерные сети проектируют комплексно, с учетом начертания уличнодорожной сети города, размещения крупных потребителей, характера рельефа и т.п. Инженерные сети следует прокладывать преимущественно по улицам и дорогам, для чего необходимо в поперечных профилях улиц и дорог предусматривать места для укладки сетей: на полосе между красной линией и линией застройки – кабельные сети (силовые, связи, сигнализации и диспетчеризации); под тротуарами – тепловые сети или проходные коллекторы; на разделительных 134 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» полосах — водопровод, газопровод и хозяйственно-бытовую канализацию. При ширине улиц в пределах красных линий 60 м и более следует предусматривать прокладку сетей водопровода и канализации по обеим сторонам улиц. Поэтому в обязательном порядке прокладку подземных сетей увязывают с поперечными профилями проектируемых и реконструируемых улиц. Вдоль улиц прокладывают магистральные общегородские и районные сети, а также распределительные сети; разводящие и принимающие подземные коммуникации размещают по территориям жилых микрорайонов. Для своевременного обеспечения потребностей вновь застраиваемых территорий основные подземные сети должны быть проложены до начала строительства зданий и сооружений. Проектируя подземные сети, необходимо учитывать перспективы развития города, и, следовательно, дальнейшее развитие подземных инженерных коммуникаций, а также очередность строительства. При проектировании подземных инженерных сетей учитываются нормы взаимного расположения трубопроводов и кабелей, глубина заложения их и минимальные допустимые расстояния от сетей до зданий и сооружений. Подземные инженерные сети прокладывают в основном параллельно оси улицы или красным линиям, прямолинейно, с пересечением сетей в разных уровнях на перекрестках и вводах в микрорайоны. Расположение подземных сетей в большой степени зависит от способа размещения их под улицами города или на территориях жилых микрорайонов, промышленных зон, зеленых насаждений и пр. В настоящее время применяют следующие способы размещения подземных инженерных сетей: в грунте, в каналах и коллекторах, в технических подпольях зданий. Для прокладки подземных инженерных коммуникаций под улицами используют прокладку в грунте, в каналах и коллекторах. На территориях жилых микрорайонов применяют все три способа размещения подземных сетей. Рекомендуется размещать подземные сети вне проезжей части улиц – под полосами зеленых насаждений, тротуарами и в технической зоне. Существует несколько приемов прокладки подземных сетей: раздельно в самостоятельных траншеях, совмещенно в общей траншее, совмещенно в проходных и полупроходных коллекторах и каналах, в непроходных каналах. Раздельная прокладка подземных сетей в грунте имела 135 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» достаточно широкое распространение. В настоящее время ее применяют в основном при замене старых сетей. При раздельной прокладке каждый трубопровод и кабели размещают в отдельной траншее на различной глубине от поверхности. При большом количестве трубопроводов и кабелей они нередко занимают всю ширину поперечного профиля улицы. Вследствие этого прокладка новых, ремонт и реконструкция существующих сетей сопровождаются значительным разрытием дорожных покрытий, что нарушает нормальное движение транспорта и пешеходов. При реконструкции проезжих частей улиц с устройством дорожных покрытий капитального типа, под которыми расположены подземные инженерные сети, необходимо предусматривать вынос этих сетей на разделительные полосы и под тротуары при совмещенной их прокладке. При соответствующем обосновании допускается оставлять под проезжей частью самотечные сети — хозяйственнобытовую и дождевую канализацию. Кроме того, раздельная прокладка трубопроводов связана с большим объемов земляных работ и затрудняет применение средств механизации. Поэтому при строительстве новых жилых комплексов и больших объемах работ такой способ прокладки подземных сетей нецелесообразен ни в техническом, ни в экономическом отношении. При раздельной прокладке ширина ее зоны и глубина заложения сетей назначаются с учетом необходимых разрывов между ними и допустимой глубины заложения, а также способов и последовательности строительства. При прокладке подземных сетей исключается применение для их размещения проезжей части. При этом учитывается и продолжительность службы сетей. Исходя их этого кабельные сети размещают под тротуарами. Магистральные сети водопровода, канализации, газо- и теплопроводов, имеющие длительный срок службы и небольшое количество ответвлений, прокладывают под полосами зеленых насаждений, а в случае недостаточной их ширины – под проезжей частью. Схема размещения подземных сетей на городских улицах при раздельной прокладке приведена на рисунке 7.6. Под тротуаром или примыкающей к нему полосой зелени на расстоянии не менее 0,6 м от зданий прокладывают кабели слабого тока; затем кабели телефонной связи; с разрывом от них 0,5-0,6 м – силовые кабели. Кабели постоянного тока для электротранспорта размещают на удалении 0,5 м от силового кабеля. Остальные 136 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» подземные сети располагают по возрастающей глубине их заложения к оси улицы (рис. 7.7). Рис. 7.6. Схема раздельной прокладки подземных сетей на городских улицах: 1 – кабели; 2 – газопровод; 3 – водопровод; 4 – канализация; 5 – водосток; 6 – теплопровод Рис. 7.7. Расположение сетей по глубине заложения от здания к оси улицы: 1 – кабели слабого тока; 2 – кабели телефонной сети; 3 – силовые кабели; 4 – теплопровод; 5 – газопровод; 6 – водопровод; 7 – канализация Под полосами зеленых насаждений возможна прокладка трубопроводов и кабелей лишь под газонами и кустарником. При наличии существующих деревьев расстояние от них до трубопроводов должно быть не менее 1,5 м, а до кабелей силовых и связи – не менее 2 м. При размещении подземных сетей в плане и поперечном профиле улицы помимо горизонтального предусматривают и вертикальное зонирование, необходимое для устройства вводов в микрорайоны и пересечений между сетями в разных уровнях. 137 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Максимальную глубину заложения имеют канализационные трубопроводы. Технологические особенности и гидрогеологические условия играют существенную роль при определении глубины заложения инженерных сетей. Глубину заложения сетей определяют в обязательном порядке с учетом глубины промерзания грунтов. Минимальную глубину заложения подземных сетей устанавливают с учетом динамических нагрузок на них. В случаях взаимного пересечения подземных сетей минимальное расстояние в свету по вертикали принимают от 0,15 до 0,5 м в зависимости от их назначения. Дублирование подземных сетей предназначено для повышения надежности обеспечения потребителей водой, газом и пр. и для уменьшения протяженности ответвлений в микрорайоны. Полное или частичное дублирование сетей целесообразно на улицах, имеющих большую ширину в красных линиях и значительное движение транспорта — на магистральных улицах общегородского и районного значения и скоростных дорогах. Целесообразность дублирования подземных сетей устанавливается экономическим сравнением вариантов прокладки сетей. При этом основное значение имеют длина и количество ответвлений в микрорайоны, количество колодцев и арматуры подключения. Практика показывает, что дублирование подземных сетей целесообразно при ширине в красных линиях 60 м и более. В первую очередь следует предусматривать прокладку по обеим сторонам улиц сетей водопровода и канализации. На площадях города подземные инженерные сети прокладывают параллельно красной линии, по ломаной кривой. Через площадь допускается трассировать транзитные сети. Совмещенная прокладка сетей в общей траншее в техникоэкономическом отношении более рациональна и прогрессивна по сравнению с раздельной прокладкой. При совмещенной прокладке инженерных сетей объем земляных работ по сравнению с раздельной прокладкой уменьшается примерно на 35-40%, создается также возможность индустриализации строительства сетей и улучшаются условия для рационального использования механизмов. Стоимость строительства подземных коммуникаций при совмещенной прокладке ниже стоимости их строительства при раздельной прокладке на 15-30%. В последние годы совмещенная прокладка широко применяется в практике прокладки подземных 138 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» сетей в городах и поселках. Совмещенная прокладка целесообразна при комплексной застройке жилых районов и одновременной прокладке всех сетей. Совмещенная прокладка подземных сетей в общей траншее хотя и рациональнее раздельной прокладки, но не лишена недостатков. Основной из них — соприкосновение трубопроводов с грунтом, что усиливает коррозию и сокращает срок службы сетей. Совмещенная прокладка подземных сетей в общей траншее хотя и рациональнее раздельной прокладки, но не лишена недостатков. Основной из них — соприкосновение трубопроводов с грунтом, что усиливает коррозию и сокращает срок службы сетей, вызывая тем самым разрытие дорожных одежд. Опыт строительства подземных коммуникаций показал, что наиболее прогрессивным способом является размещение инженерных сетей в общих коллекторах. Общие коллекторы в настоящее время сооружены во многих городах (Москве, СанктПетербурге, Киеве и др.). Они обладают рядом преимуществ перед прокладкой в грунте (раздельной или совмещенной). Размещение подземных инженерных коммуникаций в коллекторах удлиняет срок их службы за счет возможности регулярного надзора и меньшей коррозии, почти полностью исключает необходимость вскрытия дорожных одежд, в случае неполадок сетей создает значительно лучшие условия для эксплуатации сетей. Недостатком строительства общих коллекторов являются значительные единовременные капиталовложения. В общих коллекторах обычно размещают сети водопровода, теплопровода, электрические кабели сильного и слабого тока. Прокладка газовых сетей в коллекторах совместно с трубопроводами и электросетями допустима, если коллекторы оборудованы постоянно действующей приточно-вытяжной вентиляцией и автоматической сигнализацией. При определенных условиях, а именно при соответствующем продольном уклоне коллектора, возможно включение в него и самотечных сетей. Общие коллекторы оборудуют освещением, вентиляцией, сигнализацией и другими устройствами, обеспечивающими нормальные условия для эксплуатации сетей. За основу в общих коллекторах принята схема размещения подземных сетей, представляющая совместную прокладку труб теплопроводов, водопровода и кабелей связи и силовых до 10 кВ различного назначения и количества. Теплопроводы 139 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» прокладывают в основном с тепловой изоляцией из минеральной ваты и с заводской армопенобетонной изоляцией. Наиболее рациональный способ размещения труб теплопроводов – их расположение на одной вертикальной оси: внизу – подающая труба, сверху – обратная. Водопровод и силовые кабели размещают по отношению к теплопроводам с противоположной стороны коллектора. Телефонные кабели прокладывают в нижней части коллектора, как правило, без тепловой изоляции. Однако при большой длине водопровода, когда возможен нагрев воды в нем выше 20°С, необходимо предусматривать тепловую изоляцию. Силовые и телефонные кабели размещают на металлических консолях с расстоянием между ними 250 мм для силовых кабелей и 150 мм — для телефонных. Под каждый из силовых кабелей предусматривается укладка несгораемых перегородок из асбетоцементных плит. Расстояние между силовыми кабелями по горизонтали принимается не менее диаметра кабелей. В плане общие коллекторы прокладывают под улицами параллельно красной линии или оси улицы. Размещают их под тротуарами, полосами зеленых насаждений или в технических зонах. Глубину заложения коллекторов назначают с учетом несущей способности конструкций коллектора и условий температурного режима в нем. Как правило, минимальное заглубление перекрытия от поверхности земли порядка 1 м. Продольный профиль коллектора проектируется таким образом, чтобы был обеспечен самотечный сток аварийных и грунтовых вод. Внутренние габариты принимаются из условий осмотра и ремонта инженерных сетей. Высоту прохода в свету принимают не менее 180 см, а ширину прохода – не менее 80 см. Контрольные вопросы 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. Инженерное обеспечение города. Общее понятие о сетях водоснабжения. Элементы водопотребления. Общее понятие о сетях канализации. Виды сточных вод и методы их очистки. Основные понятия о сетях электроснабжения. Основные понятия о сетях газоснабжения. Основные понятия о сетях теплоснабжения. Принципы размещения и способы прокладки подземных сетей. 140 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» 8. ОСНОВЫ АГРОЛЕСОМЕЛИОРАЦИИ И ЗАЩИТНОГО ЛЕСОРАЗВЕДЕНИЯ 8.1. Система защитных лесных насаждений Лесные насаждения являются экологически связующим звеном между различными агроэкосистемами в агроландшафтах. Их оптимальное мелиорирующее влияние проявляется при системном взаимоперекрывающем пространственном влиянии всех естественных и искусственных лесных насаждений на сельскохозяйственные угодья в агроландшафтах. Агролесомелиорация земель – комплекс мелиоративных мероприятий, обеспечивающих коренное улучшение земель посредством использования почвозащитных, водорегулирующих и иных свойств защитных лесных насаждений. Агролесомелиоративная система – совокупность защитных лесных насаждений на землях сельскохозяйственного назначения, обеспечивающая улучшение условий выращивания сельскохозяйственных культур, повышение продуктивности кормовых и других угодий в пределах мелиорируемой территории. Защитное лесоразведение во всех формах его применения имеет огромное экологическое и социальное значение, особенно в южных безлесных районах. Комплекс защитных лесонасаждений является важным средообразущим фактором, мощным средством биологического преобразования территории и повышения ее биологической продуктивности. В степных районах защитные лесонасаждения резко изменяют их природный облик, образуя, по существу, новые типы географического ландшафта. Однообразная степь, ровная или рассеченная оврагами и сухими балками, благодаря искусственным лесонасаждениям превращается в культурную хорошо организованную территорию с полями, пастбищами и водоемами среди лесных полос, с приятными пейзажами перелесков и лесных колков по балкам и оврагам. Преображаются закрепленные пески, где под защитой лесных деревьев цветут и плодоносят сады и виноградники. Создается более благоприятная эстетическая обстановка для труда человека. При размещении защитных лесных полос на полях решается ряд задач: 1) обеспечить защиту пахотных земель от ветровой эрозии 141 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» посредством снижения скорости вредоносных метелевых ветров и суховеев; 2) обеспечить защиту от водной эрозии, смывов и размывов на пашне, образования оврагов. Эта задача решается посредством уменьшения интенсивности потоков паводковых и дождевых вод; 3) способствовать накоплению влаги на полях, регулируя распределение осадков, равномерное таяние снега и снижение интенсивности испарения; 4) способствовать благоприятному микроклимату на полях. Создание и содержание защитных лесных насаждений осуществляется собственником земельного участка, на котором они расположены, либо лицом, уполномоченным собственником земельного участка. Защитные лесные насаждения являются одним из важных средств повышения урожайности сельскохозяйственных культур в засушливых районах, защиты почв и посевов от ветровой и водной эрозии. Лесные насаждения уменьшают действие вредных ветров, улучшают микроклимат, уменьшают эрозию, задерживают снег на полях, предохраняя озимые хлеба от вымерзания и способствуя накоплению влаги в почве. Создание лесополос – это длительные и дорогостоящие мероприятия, поэтому местоположение и конструкция каждой лесополосы должны быть экономически обоснованы. Вместе с тем необходимо подчеркнуть: эффективная защита возможна только при создании системы лесополос на обширной территории. При создании защитных лесных насаждений производятся: - почвенно-мелиоративные изыскания территории подлежащей облесению; - разрабатывается проект создания защитных лесных насаждений; - согласовывается проект с уполномоченными исполнительными органами субъекта РФ; - производится закладка зеленых лесных насаждений; - производится уход за насаждениями до смыкания крон в междурядьях. Система защитных лесных насаждений включает полезащитные, водорегулирующие, приовражные и прибалочные лесные полосы, насаждения на овражно-балочных землях, пастбищах, берегах рек, лесные полосы вокруг прудов, водоемов и т. д. Оптимальная лесистость территории агроландшафта, 142 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» размещение лесных насаждений, виды и параметры лесных полос, породный состав, схема смешения и т. д. определяются природными условиями территории и особенностями мелиорируемого объекта. В зависимости от особенностей природных условий отдельных районов в систему проектируемых полезащитных насаждений могут входить все виды насаждений или только некоторая часть их. 8.2. Виды защитных лесных насаждений По мелиоративному значению защитные лесные насаждения подразделяются: а) полезащитные лесные полосы на равнинной территории и весьма пологих склонах для защиты полей от вредных ветров, задержания и распределения снега на полях; б) государственные лесные полосы на водоразделах для задержания снега, регулирования поверхностного стока и улучшения гидрологических условий, а также вдоль крупных рек для предохранения их от заиления и улучшения водного режима; в) противоэрозионные лесные и лесо-садовые насаждения, размещаемые поперек и вдоль пахотных склонов для задержания поверхностного стока воды и предохранения почвы от эрозии; г) прибалочные и приовражные лесные полосы, размещаемые вдоль бровок балок и оврагов для поглощения талых и ливневых вод, поступающих в балки и овраги с боковых водосборов, приостановки роста оврагов и закрепления их склонов; д) сплошные насаждения на склонах оврагов и балок с теми же функциями, что и приовражно-балочные полосы; е) лесные полосы и насаждения на орошаемых землях и вокруг водоемов для защиты полей от вредного влияния суховейных ветров, предупреждения заболачивания и вторичного засоления, а также для защиты водоемов от излишнего испарения и заиления, предохранения берегов от разрушения волнобоем; ж) лесные полосы вдоль железных и шоссейных дорог для защиты их от снежных и песчаных заносов. 8.2.1. Полезащитные лесные полосы Линейные древесные насаждения создаются на неорошаемых и орошаемых землях равнинных территорий для защиты почвы и 143 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» сельскохозяйственных растений от неблагоприятных климатических факторов. Полезащитные лесные полосы снижают скорость ветра, задерживают на полях снег, уменьшают поверхностный сток атмосферных осадков, повышают влажность почвы, уменьшают испарение влаги, препятствуют развеиванию почвенного покрова, повышают и стабилизируют урожайность сельскохозяйственных культур, играют важную природоохранную роль, являются частью экологического каркаса агротерритории. На плоских водоразделах и склонах, где водная эрозия не превышает допустимой величины, основные полезащитные лесные полосы располагают поперек наиболее вредоносных ветров (суховейных, метелевых, вызывающих пыльные бури). Допускается отклонение их расположения от перпендикулярного на угол не более 30° при уменьшении расстояния между полосами. Вспомогательные лесные полосы, предназначенные для защиты полей от ветров других направлений, располагают преимущественно перпендикулярно основным. Расстояния между основными полезащитными лесными полосами определяют исходя из ожидаемой защитной их высоты и дальности эффективного влияния на ветровой режим, а также с учетом эродированности почв и применяемых систем земледелия по природным районам страны. Предельное расстояние между основными полосами на связных почвах не должно превышать в лесостепи 600 м, в степи на обыкновенных черноземах − 500, на южных черноземах − 400, в сухой степи на темно-каштановых и каштановых почвах − 350, в полупустыне на светло-каштановых почвах − 250, на песчаных и супесчаных почвах степной зоны − 100-250 м. В районах активного проявления ветровой эрозии почв предельное расстояние уменьшается при сильной и очень сильной дефляции на 40%, средней на 20, слабой – на 10-15%. Расстояние между вспомогательными лесными полосами на черноземных почвах обычно составляет 1500-2000 м, на темно-каштановых 1000-1500 м, в районах с неустойчивым направлением ветров – 1000 м. В местах пересечения основных и вспомогательных полезащитных лесных полос оставляют разрывы шириной до 20-30 м. На пахотных склоновых землях, где главным является защита их от водной эрозии, роль полезащитных лесных полос выполняют стокорегулирующие насаждения. В зависимости от требуемой ветропроницаемости и размеров деревьев во взрослом состоянии рядовые полезащитные лесные полосы на неорошаемых землях создают в лесной и лесостепной 144 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» зонах из 2-3 рядов при ширине 7,5-10,0 м, степной −12, в сухой степи и полупустыне − 16-20 м. Полезащитные лесные полосы выращиваются преимущественно рядовым способом (рис. 8.1). Рис. 8.1. Типовые схемы лесных полос: а – полезащитной; б – водорегулирующей; в – прибалочной. Древесные породы: 1 – быстрорастущая; 2 – главная; 3 – сопутствующая; 4 – кустарник Кроме того, в разные годы получили распространение и другие способы, например, гнездовой, шахматный, диагонально-групповой и др. Для создания полезащитных лесных полос применяют сеянцы, черенки и семена некоторых пород (дуба, ореха). При рядовом способе на выщелоченных, типичных и обыкновенных черноземах древесные растения размещают в ряду на расстоянии 1-2 м друг от друга, на южных черноземах и почвах каштанового типа – через 2 м. При диагонально-групповом и шахматном способах (рис. 8.1) расстояние между посадочными местами в рядах 6-8 м. При строчнолуночных посевах дуба расстояние между лунками составляет 1 м, а групп лунок − 3 м. Саженцы ореха размещают через 6-8 м. 145 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Таблица 8.1 Схема размещения древесных пород при шахматной посадке Число Угол Ширина растений наклона диагонали между между на 1 км рядами растениями диагонали полосы междурядий Расстояние, см Порода Береза повислая, лиственница сибирская Береза повислая, лиственница сибирская Тополь бальзамический Тополь бальзамический 175 500 35°00´ 800 287 175 600 30°10´ 666 303 200 600 33°40´ 666 333 200 700 29°40´ 572 348 Состав древесно-кустарниковых пород должен быть как можно более разнообразным, что будет способствовать увеличению полезной фауны. В таблице 8.2 приведен ассортимент деревьев и кустарников для полезащитного лесоразведения. На комплексных каштановых и светло-каштановых почвах в сухой степи и полупустыне с наличием солонцов свыше 25% линейные полезащитные лесные полосы создают лишь на участках крупных впадин с корнедоступными пресными грунтовыми водами. Насаждения полезащитных лесных полос по составу могут быть чистыми (из одной главной породы) или смешанными (из нескольких пород). Высокорослые быстрорастущие породы уже в молодом возрасте могут оказывать существенное ветроумеряющее влияние на прилегающие угодья. На каштановых почвах в опушечный ряд высаживают низкорослый кустарник, чередуя его с деревьями. Эффективность лесных полос в значительной степени зависит от конструкции лесных полос и их ориентации на местности относительно господствующих ветров. По своим защитным свойствам полезащитные лесные полосы делятся на три основные конструкции – плотную, ажурную, продуваемую и переходные (умеренно-ажурную, ажурнопродуваемую, ажурно-плотную). Лесные полосы плотной конструкции (табл. 8.3) в облиственном состоянии почти не имеют сквозных просветов в продольном профиле (не более 10%). 146 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Таблица 8.2 Ассортимент деревьев и кустарников для полезащитного лесоразведения Основной вид дерева Дуб черешчатый, лиственницы сибирская и европейская, береза повислая, ясень обыкновенный, сосны обыкновенная и крымская, тополь черный, вяз обыкновенный Сопутствующий вид дерева Лесостепная зона Липы крупнолистная и мелколистная, клены полевой и остролистный, груша обыкновенная, яблоня лесная, облепиха крушиновая, лох серебристый Кустарник Ирга круглолистая, смородина золотистая, жимолость съедобная, скумпия кожевенная, терн, лещина обыкновенная, шиповник обыкновенный, боярышник однопеcтичный Степная зона (не орошаемые земли) Дуб черешчатый, листвен- Шелковица белая, липа Смородина золотистая, ница сибирская, сосны мелколистная, груша шиповник обыкновенобыкновенная и крымская, обыкновенная, клены ный, ирга круглолистая, ясень обыкновенный, оре- полевой, остролистный скумпия кожевенная, хи черный и грецкий, ро- и татарский, абрикос терн, алыча, вишня степбиния псевдоакация, гле- обыкновенный, айва ная, лещина обыкновендичия трехколючковая, обыкновенная, яблоня ная, боярышник мягковавязы приземистый, шер- лесная, лох серебри- тый шавый и обыкновенный, стый каштан конский Степная и сухостепная зоны (орошаемые земли) Ивы древовидные, тополя Айлант высочайший, Ивы кустарниковые, бальзамический, черный, вяз обыкновенный, смородина золотистая, евроамериканский гибрид, клены полевой и ост- арония, боярышник одпирамидальный, Болле, ролистный, шелковица нопестичный, бузина робиния псевдоакация, белая, груша лесная, черная, вишня степная, гледичия трехколючковая, абрикос обыкновен- ирга круглолистая дуб черешчатый, орехи ный, облепиха крушичерный и грецкий, вяз новая, лох узколистшершавый ный, рябина обыкновенная Сухостепная зона (не орошаемые земли) Дуб черешчатый, робиния Айва обыкновенная, Вишня степная, сморолжеакация, гледичия трех- груша обыкновенная, дина золотистая, скумпия колючковая, сосна обык- клен татарский, ясень кожевенная, тамарикс, новенная и крымская, вяз ланцетный, абрикос карагана древовидная, приземистый, ясень лан- обыкновенный, яблоня акация песчаная цетный лесная, лох узколистный 147 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Сквозь такие насаждения ветер почти не проникает, а переваливает через них. В приземном слое за лесополосой создается зона затишья (штиля). По мере удаления от насаждения скорость ветра быстро нарастает. Таблица 8.3 Характеристика конструкций лесных полос в облиственном состоянии Характеристика просветности Плотная Почти без просветов по всему профилю Ажурно-плотная Мелкие просветы в кроне и почти без просветов в ниж ней части УмеренноМелкие просветы по ажурная всему профилю Ажурная Мелкие и средние равномер но по всему профилю Ажурно- проду- Много крупных просвеваемая тов между стволами и мелких в кроне Продуваемая Много крупных просветов между стволами и почти без просветов в кроне Редкая вверху – Крупные просветы в плотная внизу кроне и почти без просветов в ниж ней части Конструкция Площадь просветов, % Ветропроницаемость, % 0-10 0-10 0-10 15-35 < 30 30-70 15-20 15-20 30-50 30-50 25-35 25-35 30-70 30-70 Более 60 15-35 Более 70 25-30 Более 60 0-10 Более 70 Менее 30 0-10 40-60 Более 30 Более 70 Зона влияния плотной лесной полосы с заветренной стороны обычно равна 15-20 Н. С наветренной стороны плотные лесные полосы на расстоянии до 5 Н снижают скорость ветра, но не более чем на 25%. Изменение ветрового потока вызывает иное, чем на открытых полях, распределение снега (и мелкозема): большая его часть задерживается в лесополосе и на опушках в виде вала разной высоты или шлейфа, за пределами которого его запасы значительно уменьшаются и нередко образуется зона выдувания. Лесные полосы плотной конструкции по сравнению с ветропроницаемыми обеспечивают меньшую прибавку урожая сельскохозяйственных культур. Лесные полосы ажурной конструкции узкие с мелкими сквозными просветами, равномерно расположенными по высоте. Они делят ветровой поток на две части: одна 148 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» проходит через полосу, другая переваливает через нее. Вследствие тормозящего взаимодействия двух частей ветрового потока ажурные лесополосы на более значительном расстоянии (до 30 Н) снижают скорость ветра на 30-70%, в основном с заветренной стороны. В зависимости от количества сквозных просветов иногда выделяют еще как промежуточные между плотной и ажурной умеренно-ажурную конструкцию с несколько меньшей ветропроницаемостью, чем у типичных ажурных полос, и ажурно-плотную конструкцию в полосах с ажурным верхним пологом и густым подлеском и/или плотными кустарниковыми опушками. Полосы ажурной конструкции рекомендуются для защиты полей в районах, подверженных пыльным бурям, сильным суховеям, с неустойчивым снежным покровом и с мягкой зимой (Северный Кавказ, Нижнее Поволжье). Лесные полосы продуваемой конструкции сильно ветропроницаемы в нижней части благодаря крупным просветам между стволами деревьев (площадь просветов 60-70%), но мало ветропроницаемы в верхней части (площадь просветов до 10%). Они также делят ветровой поток на две части и снижают скорость ветра на расстоянии 3 Н с заветренной стороны. Продуваемые лесные полосы равномернее, чем ажурные, распределяют снег на полях и достаточно эффективно защищают посевы от суховеев. Они рекомендуются для районов с холодной снежной зимой (Сибирь, Северное Поволжье, север Центрально-Черноземной зоны). 8.2.2. Противоэрозионные лесные полосы Полосы создаются для защиты почвы сельскохозяйственных угодий от водной эрозии, которая происходит на склонах при поверхностно выраженном стоке воды. Лесные полосы поглощают воду, стекающую с полей во время таяния снега и летних ливней, и этим ослабляют или полностью прекращают водную эрозию почвы. Водная эрозия почвы приняла во всем мире настолько большие размеры и наносит огромный и многосторонний, часто непоправимый ущерб. Поэтому защита почв от нее стала одной из важнейших проблем человечества. Использование лесных насаждений для защиты почвы от водной эрозии основано на их почвозащитных свойствах поглощать поверхностный сток воды и уменьшать скорость ветра. 149 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Почвозащитные свойства леса обусловлены наличием рыхлого слоя (3-5 см) лесной подстилки, повышенной водопроницаемостью почвы под лесом, особенностью микроклимата леса. Водорегулирующая роль лесных полос оказалась значительно большей, чем лесных массивов. В лесных полосах поглощается вода не только от накопленного в них снега, но и притекающая к ним с находящихся выше полей. Кроме поглощения воды лесные полосы оказывают еще и косвенное влияние на уменьшение стока воды с прилагающих полей посредством изменения микроклимата. Под влиянием лесных полос снег полностью задерживается на полях и более равномерно распределяется по площади, поэтому почва меньше промерзает, быстрее оттаивает весной и больше поглощает талой воды. Так как естественные и искусственные леса в виде лесных полос способны уменьшать поверхностный сток воды, то это дает основание использовать их для защиты почвы от водной эрозии. Эффективное использование лесных полос для регулирования поверхностного стока воды возможно лишь при соблюдении ряда условий. При проектировании необходимо правильно разместить лесные полосы по отношению направления стока воды, определить максимально возможное расстояние между ними и минимально допустимую ширину полосы. На землях, подверженных водной эрозии, лесные полосы надо размещать поперек направления линии стока, чтобы рассеянные струи воды входили в лесное насаждение под прямым углом и не могли стекать вдоль опушки. Если лесные полосы будут размещены под острым углом к линии стока, то рассеянные струи воды при малейшем препятствии на опушке насаждения изменят направление и потекут вдоль опушки. В результате произойдет концентрация небольших струй в большой поток воды, что вызовет линейную эрозию почвы вдоль лесной полосы. Препятствием для входа воды в лесное насаждение обычно служит напашь, которая в виде небольшого валика земли образуется при пахоте с отвалом пласта земли вниз по склону. Для нормальной работы лесной полосы необходимо систематически распахивать и разравнивать напашь в верхней (по отношению к склону) части опушки насаждения. В настоящее время рекомендуются следующие наибольшие расстояния между водорегулирующими лесными полосами: а) на склонах крутизной менее 4° (уклон 0,070) на серых 150 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» лесных почвах и оподзоленных черноземах степи – до 350 м, на выщелоченных, обыкновенных и южных черноземах – до 400, на каштановых почвах – до 300 м; б) на склонах крутизной более 4° расстояние уменьшается до 200 м. С учетом этих рекомендаций при размещении лесных полос на территории необходимо стремиться совместить их с различными естественными рубежами: линиями перегиба склона от меньшей к большей крутизне, бровкам балки и оврага. Схема водорегулирующей лесной полосы приведена на рисунке 8.2. Рис. 8.2. Схема водорегулирующей лесной полосы Лесные полосы, размещенные вдоль бровки лощины или балки, называют прибалочными. Они выполняют те же функции, что и водорегулирующие, расположенные выше их на пахотных склонах. Прибалочные лесные полосы закладывают вдоль крутых берегов по границе пашни, отступая от бровки на 3-5 м, а вдоль пологих берегов, где бровка ясно не выражена − ниже границы пашни по берегу балки. Такое размещение не будет снижать 151 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» мелиоративного влияния лесной полосы. Как показали наблюдения, лес, расположенный по берегам балки, оказывает положительное влияние не только на поглощение стока воды, но и на микроклимат вышележащего склона. Для поглощения стока воды большое значение имеет ширина лесной полосы. Чем она шире, тем полнее будет поглощать воду, притекающую с расположенного выше поля, и тем надежнее будут защищены от эрозии поля, находящиеся по склону ниже лесной полосы. Однако при большой ширине лесные полосы займут много пахотной земли. Поэтому очень важно установить минимально необходимую ширину лесных полос, достаточную для полного поглощения стока воды. Схема приовражной и прибалочной лесных полос приведены на рисунке 8.3. Рис. 8.3. Схема лесной полосы: а – приовражной; б – прибалочной Коэффициент стока резко снижается по мере увеличения ширины лесной полосы. В полосе шириной 20-30 м остается непоглощенной лишь 8-15% (то есть коэффициент стока 0,08-0,15) общего объема талой воды, что не может оказать существенного влияния на развитие эрозии почвы. Эти данные могут служить основанием для установления минимально необходимой ширины лесных полос. В качестве общей придержки при проектировании принимают ширину водорегулирующих лесных полос, равной 15 м, а прибалочных – 21 м. Если берега балки изрыты промоинами или по дну образовался овраг, что указывает на большое количество воды, стекающей в балку, ширину прибалочной полосы увеличивают. 152 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» 8.2.3. Лесомелиоративные насаждения для животноводства Простираясь широкой полосой с запада на восток, пастбища степных, полупустынных и пустынных районов в Российской Федерации занимают площадь около 50 млн. га. На постоянных и отгонных пастбищах для развития животноводства основной задачей является улучшение естественных пастбищ и создание прочной кормовой базы. На постоянных и отгонных пастбищах создают: 1) пастбищезащитные лесные полосы; 2) зеленые (древесные) зонты; 3) защитные насаждения (у кошар, ферм, животноводческих комплексов); 4) озеленительные посадки у жилых зданий на фермах, комплексах и кошарах; 5) затишковые насаждения; 6) пастбищные мелиоративно-кормовые насаждения. Защитные насаждения на пастбищах оказывают различное мелиоративное влияние на занимаемую ими и примыкающую к ним пастбищную территорию или на животных. Указанные виды защитных насаждений создаются в сухой степи, полупустыне и пустыне на постоянных и сезонных пастбищах, у ферм и кошар, мест отдыха скота и птицы и на скотопрогонных трассах в более благоприятных почвенно-гидрологических условиях. Полосные, куртинные и иные зоолесомелиоративные насаждения повышают продуктивность пастбищ, способствуют рациональному их использованию, защищают животных от летнего зноя и зимней стужи, а постройки − от заноса снегом и песком. С их помощью улучшается естественный травостой и создаются более благоприятные условия для коренного улучшения кормовых угодий посевом и подсевом ценных кормовых культур, а в отдельных случаях (саксауловые и другие полосы) сами служат дополнительным источником кормов. Благодаря полосам облегчается практическое осуществление пастбищеоборотов. При системном выпасе скота емкость пастбищ возрастает, не происходит разрушение почвы и не возникает ветровая эрозия. Пастбищезащитные лесные полосы располагают по границам выпасных участков, они состоят из продольных (основных) и поперечных (вспомогательных) лесных полос плотной конструкции. На ровных местоположениях продольные полосы размещают 153 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» перпендикулярно направлению наиболее разрушительных ветров, на склонах – поперек склонов. Расстояние между продольными пастбищезащитными лесными полосами не должно превышать на южных черноземах 350 м, темно-каштановых почвах – 300, каштановых – 250, светлокаштановых – 200 и бурых полупустынных почвах – 100-150 м. На сильно подверженных ветровой эрозии песчаных пастбищах с бугристым рельефом во всех природных зонах продольные лесные полосы размещают через 50-100 м, а поперечные – через 1000-2000 м (на почвах, подверженных выдуванию – на расстоянии не более 1000 м). В продольных полосах для перехода скота с одного участка на другой предусматривают разрывы шириной 15-30 м через 300-900 м в шахматном порядке. Пастбищезащитные полосы создают посадкой или посевом древесных или кустарниковых пород, соответствующих зональным почвенно-климатическим условиям. В Европейской части РФ и Сибири полосы создают из трех рядов (ширина междурядий 3-5 м и размещение сеянцев в ряду через 0,8-1,5 м) или из трех посевных лент шириной до 3 м каждая (при ширине межклеточных необработанных полос 3-6 м) по плантажной или другой мелиоративной обработке почвы. Зеленые (древесные) зонты – специальные древесные (реже кустарниковые) насаждения куртинного типа, создаваемые в виде небольшого в основном правильной (прямоугольной) формы искусственного колка площадью 0,3-1,2 га на пастбищах, чаще всего у водопоев или в других местах дневного отдыха животных с целью защиты их от солнцепека, изнурительного летнего зноя и облегчения терморегуляции животных. Зеленые зонты значительно повышают жизненность животных и их продуктивность. В условиях Астраханского Заволжья, Калмыкии, Терско-Кумекого междуречья зеленые зонты способствовали увеличению выживаемости и выхода ягнят в среднем на 12% (в отдельные годы от 9 до 40%), привеса животных на 16% (в некоторых случаях от 12 до 40%), настрига шерсти на 13% (в зависимости от конкретных условий от 10 до 20%). 8.2.4. Защита транспортных путей Лесонасаждения вдоль железных дорог выполняют разносторонние защитные функции: ограждают путь от снежных и 154 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» песчаных заносов; препятствуют проникновению на путь безнадзорного скота; прикрывают линии связи, автоблокировки, централизации, сигнализации, контактной сети и движущиеся поезда от вредного воздействия ветров; защищают железнодорожное полотно и сооружения от разрушающего действия водных потоков, оползней и оврагов; предохраняют источники водоснабжения от заиления и повышенного испарения; применяются для декоративного и санитарно-оздоровительного озеленения путевых зданий, станций и других объектов железнодорожного транспорта. В зависимости от выполняемой основной защитной роли лесные насаждения на железных дорогах делятся на следующие виды: снегозадерживающие или снегопоглощающие, ветроослабляющие, пескоукрепительные, озеленительные и др. Агротехника выращивания защитных лесонасаждений вдоль линий железных дорог и подбор древесно-кустарниковых пород те же, что и для выращивания других защитных лесных насаждений. Однако их принципы создания, конструкции и размещение на территории имеют некоторое отличие. Чем больше снега задержит лесная полоса, тем меньше его отложится на железнодорожном полотне. Исходя из этого ширину лесных полос устанавливают из расчета поглощения всего приносимого к железной дороге снега в очень снежные зимы. Различают однополосные, т.е. размещенные по одной полосе с каждой стороны полотна, конструкции защитных лесных полос и многополосные с разрывами, т.е. по нескольку полос с каждой стороны полотна. В засушливых районах преимущественно создают лесные полосы многополосной конструкции с разрывами, т.е. по нескольку полос с каждой стороны полотна (от двух до восьми). Разрывы между ними шириной 10-30 м. Расстояние между деревьями и кустарниками в лесных полосах в рядах составляет 0,75 м, между рядами – 2,5-3,0 м. Конструкции защитных лесных полос вдоль автомобильных дорог, агротехника их выращивания, подбор древесных и кустарниковых пород аналогичны лесным полосам, выращиваемых вдоль линий железных дорог. 8.2.5. Облесение и закрепление песков Основным методом закрепления подвижных песков является лесоразведение. Сеянцы древесных и кустарниковых пород, посаженные на подвижных песках, в первые годы нуждаются в 155 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» защите от выдувания, засекания и засыпания их песком. Именно поэтому их высаживают на площадь, защищенную механическими защитами или под защиту насаждений из шелюги. Шелюга (краснотал) – кустарниковая ива, хорошо произрастающая на голых песках, но только не в полупустынях и пустынях в связи с быстрым пересыханием их верхнего слоя. Для закрепления голых песков в Средней Азии применяют также кустарники джузгун, черкез, песчаную акацию, тамарикс, а для облесения – саксаул белый и черный. На песках Европейской части страны, а также Западной Сибири при защитном лесоразведении предпочтение отдается сосне и некоторым лиственным породам. Для закрепления песков используются в лесостепной зоне сосна обыкновенная, береза, тополь, ивы, а из кустарников − жимолость татарская, бузина красная, клен татарский, акация желтая; в степной зоне − сосна обыкновенная и крымская, акация белая, береза, ольха черная, абрикос, тополь, вяз мелколистный, шелковица белая, акация, жимолость татарская, смородина золотистая; в полупустынной зоне (преимущественно в межбарханных понижениях) − сосны обыкновенная и крымская, акация белая, вяз мелколистный, тополь, шелковица белая, абрикос, лох, тамарикс, клен татарский, джузгун, смородина золотистая, шелюга красная. Лесные насаждения на песках и песчаных почвах создают в виде защитных лесных полос или сплошных массивов различной формы и величины. При выращивании лесонасаждений на песчаных землях применяют ту же агротехнику и те же способы закладки, что и при выращивании полезащитных лесных полос и других защитных лесных насаждений. 8.2.6. Создание зеленых насаждений вокруг населенных пунктов Вокруг населенного пункта и на территории его землепользования необходимо создать защитные насаждения – зеленые зоны. Такие насаждения будут снижать скорость ветра, предотвращать перенос пыли летом, а снега зимой. Кроме этого лесные насаждения используются для отдыха населения, служат местом сбора ягод и грибов. В открытой степи вокруг сел необходимо размещать лесные защитные насаждения специального назначения, т.е. создавать 156 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» «зеленое кольцо». Даже в том случае, если в населенном пункте много зелени и есть парк, хорошо озеленены улицы и приусадебные участки, необходимо создавать массивные зеленые насаждения по его границе, тогда он будет защищен от больших масс пыли во время пыльных бурь и суховеев. Защитные насаждения оказывают положительное воздействие на улучшение микроклимата прилегающей территории и, в частности, влияют на ветровой и температурный режимы и влажность воздуха. Насаждения подобного назначения следует создавать в виде массивных полос шириной 30-60 м и более, желательно из 2-3 лент с разрывами между ними в 10-20 м, что позволяет лучше задерживать снег. Кроме того, такие полосы более эффективно влияют на улучшение показателей микроклимата. Для создания защитных полос вокруг населенных пунктов можно применять следующие древесные и кустарниковые породы: березу повислую, тополь бальзамический, тополь лавролистный, сосну обыкновенную, лиственницу сибирскую, дуб черешчатый, яблоню сибирскую, вяз мелколистный, вяз обыкновенный, рябину обыкновенную, липу мелколистную, смородину золотистую, сирень обыкновенную, шиповник, облепиху, лох узколистный и другие. Наряду с декоративными породами можно высаживать и плодовые деревья. Особенно хороши полукультурные сорта яблони, груши, вишни и т.д. Местные полукультурные сорта плодовых пород обычно отличаются значительной устойчивостью к засухе и морозам и способствуют снижению «витаминного голода». Если рядом с населенным пунктом имеются овраги, их нужно обсадить деревьями и кустарниками, которые могут давать обильную корневую поросль, и, хорошо закрепив края, прекратить эрозионные процессы. Для озеленения водоемов желательно использовать влаголюбивые быстрорастущие древесные породы: тополь, ива древовидная и кустарниковая, смородина черная, облепиха и др. Облесение разбитых песчаных почв, которые иногда встречаются возле населенных пунктов, следует начинать с их закрепления специальными приспособлениями (механическая защита) или что значительно лучше, посадкой шелюги. Шелюгование можно проводить черенками (длина до 25 см), которые весной высаживают на постоянное место. На 1 га высаживают 60-70 тыс. черенков. В дальнейшем на таком участке можно посадить сосну обыкновенную. 157 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» 8.2.7. Защитные лесные насаждения вокруг водоемов Данные насаждения служат для защиты водоисточников от излишнего испарения с поверхности водоема и от заиления. Свое назначение лесные защитные насаждения выполняют благодаря их ветроломной роли, что снижает испарение с водной поверхности на 25-30% в сравнении с незащищенными водоемами. Обычно защитные насаждения создаются шириной 10-18 м с размещением их на пологих склонах выше уреза высоких вод. Такие насаждения желательно создавать ажурной или плотной конструкцией из быстрорастущих пород и ягодных кустарников (тополя, ивы, смородина черная и др.). При облесении обрывистых берегов водоемов и рек (рис. 8.4) создаются берегоукрепительные лесные полосы с размещением выше бровки обрыва из корнеотпрысковых древесных и кустарниковых пород (ивы, клен ясенелистный, акация желтая, облепиха и др.). Пруды и водоемы без древесно-кустарниковой защиты обычно подвергаются быстрому заилению при поступлении почвенных частиц по ложбинам стока. Для кольматажа (перехвата) переносимого ила по водоподводящим тальвегам создаются кустарниковые илофильтры. Длина их по главному водотоку 50 м, по второстепенным – 20-30 м, а ширина определяется уровнем проходящего паводка. Илофильтры создаются из кустарниковых ив и корнеотпрысковых кустарников с повышенной густотой. Рис. 8.4. Схема защитной лесной полосы вокруг прудов и водоёмов 158 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» 8.2.8. Колковые леса Небольшие леса в лесостепной зоне, приуроченные к увлажненным пониженным местам, относятся к лесам I группы, подлежащим строгой охране. Характерны для Зауралья, где составляют более половины лесного фонда и в сочетании с полями образуют своеобразный ландшафт. Встречаются в центральных и юговосточных районах Европейской части РФ – Воронежская, Саратовская, Волгоградская области (осиновые колки); в Сибири − Омская, Новосибирская области, Алтайский и Красноярские края, в Северном и Центральном Казахстане. Колки расположены в блюдцеобразных понижениях, где почвы более увлажнены, чаще на водоразделах. Размеры колков от 0,2 до 30 га. Главные породы колковых лесов – береза (Зауралье), осина (Европейская часть РФ), осина и береза (Казахстан, Западная Сибирь); в редком подлеске − шиповник, дрок, вишня степная, спирея, ива и другие. Класс бонитета II-IV. Колки влияют на прилегающие к ним участки, повышая влажность воздуха и почвы, значительно ослабляя дефляцию. Уровень грунтовых вод в колках повышается на 1,2-2,0 м, на полях между ними (при лесистости 7-10%) – на 0,7 м. Колковые леса способствуют рассолению почв прилегающих полей. Урожайность сельскохозяйственных культур среди колков значительно выше, чем в открытой степи. Контрольные вопросы 1. Какие виды защитных лесных насаждений создаются в степных условиях? 2. Конструкции лесных полос и их различия. 3. Как изменяется ширина лесополос в зависимости от назначения? 4. Отличительные особенности полезащитных лесных полос. 5. Главные черты противоэрозионных лесных насаждений. 6. Особенности создания защитных насаждений для животноводческих целей. 7. Подбор и смешение древесных пород в полосах различного назначения. 8. Роль кустарников в полосах различного назначения. 9. Конструкции придорожных защитных насаждений. 10. Какое значение имеют лесополосы на орошаемых землях? 11. Для чего производится облесение берегов водоемов? 12. Способы закрепления подвижных песков. 13. Влияние лесополос на микроклимат межполосного поля. 14. Особенности создания противоэрозионных лесных насаждений. 15. Способы закрепления движущихся песков. 159 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» 9. ОСНОВЫ САДОВО-ПАРКОВОГО ХОЗЯЙСТВА И ОЗЕЛЕНЕНИЕ НАСЕЛЕННЫХ МЕСТ 9.1. Роль зеленых насаждений в городе Главными функциями зеленых насаждений являются такие как санитарно-гигиеническая, рекреационная, структурнопланировочная, декоративно-художественная. Обязательными требованиями к системе озеленения являются равномерность и непрерывность. Основные же элементы системы озеленения города – парки, сады, озелененные территории жилых и промышленных районов, набережные, бульвары, скверы, защитные зоны. При проектировании новых и реконструкции существующих городов предусматривают максимальное сохранение и использование существующих зеленых насаждений. В крупнейших, крупных и больших городах наряду с общегородскими парками предусматривают районные и специализированные (детские, спортивные, ботанические, зоологические и др.), с учетом удовлетворения потребности населения всех возрастов в разнообразных видах отдыха. Каждый год растения выделяют около 300 млн. т кислорода и усваивают около 400 млн. т, т.е. растительный покров, в том числе леса и озеленительные насаждения, являются мощным регулятором, поддерживающим равновесие состава атмосферного воздуха. В связи с развитием промышленности и повышением требований к условиям жизни закономерно увеличивается количество всевозможных загрязнителей. Все это, несомненно, улучшает экологическую обстановку загазованных заводских районов, промышленных центров и других объектов. 9.2. Озеленение населенных пунктов Озеленение является важной составной частью благоустройства сел, рабочих поселков и городов. Для озеленения желательно использовать редкие особенно красивые деревья и кустарники, интродуценты с созданием для них оптимальных условий и определенного режима влажности почвы. Нормативными документами под зеленые насаждения предусматривается отводить до 20-30% общей площади земель в городах. Участки парков и скверов должны размещаться равномерно 160 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» по всей территории города. На одного жителя в небольших городах с населением до 50 тысяч человек норма зеленых насаждений общего пользования должна составлять 10 м2, при населении от 50 до 250 тыс. – 12 м2, свыше 250 тысяч – 15 м2. Кроме того, необходимо планировать и создание насаждений ограниченного пользования: в зоне жилой застройки внутриквартальные и приусадебные − не менее 40% площади участков; на территориях дошкольных учреждений, школ и больниц – не менее 60, предприятий и учреждений − до 20-25%. В селах лесостепной и особенно степной зон зеленые насаждения должны занимать до 35% общей площади населенного пункта, в том числе общего пользования – 15-20%, а остальные – насаждения ограниченного пользования. Для создания устойчивых и долговечных зеленых насаждений нужно разрабатывать соответствующие проекты озеленения с учетом особенностей отдельных пород. Некоторые древесные породы, такие как тополь (женские особи) в период семеношения усиливают пожароопасную обстановку, создают проблемы для людей, страдающих заболеваниями органов дыхания, аллергией. Не имеют декоративного и эстетического значения некоторые виды клена и вяза. Поэтому в каждом населенном пункте необходимо иметь разработанный специалистами проект озеленения на ближайшее время и на перспективу. Это позволит планировать периодичность работ, правильно произвести замену одних древесных пород другими, более ценными, своевременно и в полном объеме заготовить необходимый посадочный материал деревьев и цветов. Растительный мир, в том числе и лесные насаждения различных категорий и различного происхождения, имеют одно очень важное свойство: это своеобразная фабрика по производству кислорода. Установлено, что этой фабрикой ежегодно вырабатывается одна треть кислорода атмосферы земли, при этом поглощается огромное количество углекислоты. Один гектар сосны выделяет в год 865 м3, ели – 1043, кедра – 1066, пихты – 778, лиственницы – 730, березы – 1653, осины – 1018 м3. В среднем от одного гектара леса в атмосферу поступает 1152 м3. Такое количество кислорода потребляют 200 человек. Важным и неотъемлемым элементом работ по озеленению или внедрению в жизнь садово-паркового искусства, является создание красивых насаждений или отдельных групп деревьев и кустарников. При этом необходимо принимать во внимание местные 161 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» природные условия (рельеф местности, наличие лесов или старых озеленительных насаждений, рек, водоемов, зданий и сооружений), площадей, свободных от застройки. Композицию зеленых насаждений нужно гармонично увязывать с архитектурным окружением. Важно учитывать, чтобы при озеленении древесная растительность не закрывала архитектурные композиции, соблюдались пропорции линий и панорамный обзор озеленяемых объектов. При создании композиций зеленых насаждений важны формы крон древесных пород, которые бывают раскидистые, пирамидальные (конусовидные), овальные, яйцевидные, зонтичные, плакучие, шаровидные (кустовая), вьющиеся, подушечные. Кроме форм крины необходимо учитывать высоту деревьев, цвет листьев и хвои, цветение, способность приносить плоды, а также приобретать различную окраску листьев осенью. При создании композиций желательно учитывать разные сроки цветения отдельных деревьев и кустарников и высаживать их в композиционную группу так, чтобы в течение определенного периода иметь цветущие растения. Это усиливает декоративность таких посадок. Из имеющегося ассортимента древесных и кустарниковых пород можно создать различные композиции. Основным принципом создания композиции, как правило, должно быть усложнение. Простые композиции создаются на улицах, вдоль дорог. Более сложные применяют во внутриквартальных посадках и парках. Озеленение улиц и бульваров. В населенных пунктах наиболее часто применяется прямоугольная квартальная система уличной сети. Значительно реже встречается свободная или смешанная. Прямолинейное размещение улиц позволяет проводить озеленение населенного пункта с использованием новейших достижений техники. При этом сложно создать удобную и красивую в архитектурном отношении композицию зеленых насаждений населенного пункта. Как правило, улица – это длинная сравнительно неширокая полоса без застройки, к которой часто привязаны инженерные сооружения и коммуникация. Размещать на улицах насаждения нужно с учетом существующих норм, в которых указывается, на каком расстояния от застройки, инженерных сооружений и коммуникаций можно высаживать растения (табл. 9.1). 162 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Таблица 9.1 Нормы расстояний растений от застройки, инженерных сооружений и коммуникаций Объект Труба водопровода Труба канализации Теплотрасса Газопровод Электрокабель Воздушные провода Борт тротуара, проезда Для деревьев ниже 5 м Для кустарников не ниже 1м 2 0,7 2 0,7 3 0,7 3 0,7 2 0,7 5 1,0 0,7-1,0 0,4-0,5 Для нормального роста и развития растений необходимо иметь полосу земли следующей ширины, м: Газон с посадкой деревьев: однорядной 2; двухрядной 5. Газон с однорядной посадкой кустарника: низкорослого 0,8; среднерослого 1,0; высокорослого 1,2. Газон с комбинированной посадкой: одного ряда деревьев и кустарников 3,0. На узких с малым движением улицах высаживается один ряд главной породы с расстоянием в ряду 4-5 м. При этом желательно подбирать древесные породы с узкой плотной и красивой кроной, отличающейся изящной формой листьев, яркой окраской плодов, обильным цветением. На более широких улицах можно высаживать по два ряда деревьев с каждой стороны улицы. Деревья и кустарники на улицах необходимы не только ради красоты, но и для защиты жилых домов от пыли, шума, выхлопных газов автотранспорта и от пожаров. Зеленые насаждения должны создавать тень на тротуарах, что помогает защищать пешеходов от летнего зноя. Создание парков и скверов. Парк – земельный участок с естественной и искусственно созданной растительностью. Площадь создаваемого парка зависит от величины населенною пункта. Обычно площадь парка от 3 до 10 га с расположением в центре или в любой части населенного пункта, удобной для посещения населением. Существует два стиля создания парков: ландшафтный (пейзажный) и регулярный. При ландшафтном (пейзажном) стиле учитываются существующий рельеф, возможное наличие естественных насаждений, озера, реки, пруда и т.д. Если имеются лесные 163 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» насаждения, проводят работы по их облагораживанию с помощью введения отдельных групп деревьев и кустарников, создания полян, лужаек и т.д. У входа в ландшафтный парк могут использоваться элементы регулярного стиля. При этом желательно одновременно с линейными посадками деревьев и кустарников создавать клумбы и цветники различных форм, обрамлять их стриженными живыми изгородями. Скверы закладываются в центральной части населенного пункта на свободных от застройки участках или рядом с предприятиями или учреждениями. Как правило, площадь сквера не превышает 0,5 га. Основным элементом озеленения скверов является одиночная или групповая посадка деревьев и кустарников. Дорожки в сквере прямолинейного направления обычно обсаживаются кустарником. По периферии сквера устраивается живая изгородь. В жилой зоне могут еще создаваться межквартальные насаждения, которые тоже играют санитарно-защитную и декоративную роль и используются для отдыха населения. Это могут быть бульвар, сквер или декоративный сад с площадками для отдыха. Насаждения между собой могут быть связаны дорожками, пешеходными тропинками, которые желательно обсадить деревьями и кустарниками, устроить газоны и высадить цветы. Озеленение общественных зданий и сооружений. Среди жилых массивов часто встречаются больницы, школы, клубы, стадионы. Эти объекты должны быть озеленены в силу своих специфических функций. Озеленение больниц, как правило, должно проводиться обязательно. При этом под зеленые насаждения должна отводиться значительная часть территории. Например, в сельской местности рекомендуется занимать под посадки не менее 50% территории больницы. Установлено, что зеленые насаждения способствуют укреплению здоровья людей, снижают загазованность, количество микробов и пыли в воздухе. Считается, что наиболее ценными для этих целей могут быть: сосна обыкновенная, кедр сибирский, ель обыкновенная, ель голубая, лиственница сибирская, пихта, береза, дуб, тополь, липа, вяз, черемуха, рябина сибирская, сирень обыкновенная, смородина, шиповник и др. Возле больниц должны быть хорошие газоны, а на солнечных местах − обязательно цветники. Озеленение школ − необходимый элемент их благоустройства. Сюда входят декоративные и защитные посадки по 164 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» периметру участка, посадки для декорирования хозяйственных построек, разделительные посадки на опытных пришкольных участках. Если позволяет площадь (более 1 га), при школах необходимо создавать дендрологические сады или дендрарии. На этом земельном участке размещают коллекцию местных деревьев и кустарников, а также завезенных из других мест. Школьники могут систематически наблюдать за ростом, развитием деревьев и кустарников, изучать фенологию, способы семенного и вегетативного размножения древесных и кустарниковых пород. Дендрологический сад может служить базой для сбора семян и выращивания посадочного материала ценных пород. 9.3. Виды садово-парковых насаждений Виды зеленых насаждений – определенная совокупность древесных и травянистых растений, которая используется как композиционный элемент при создании площади озеленения, т. е. зеленого устройства. Слово «композиция» означает: сочинение, составление, соединение. Рассмотрим различные виды зеленых насаждений. Массив – совокупность большого числа деревьев, произрастающих на значительной площади. Различают сомкнутые (полнота более 0,5) и разомкнутые лесные массивы. Лесные массивы могут быть естественного и искусственного происхождения, чистые и смешанные. Они образуют закрытые и полуоткрытые ландшафты (т. е. общие виды местности). Создают впечатление величественности природы. Роща – небольшой лесной массив (около 1 га) чаще всего чистого насаждения. Наиболее распространены березовые, дубовые, сосновые, еловые рощи. Они могут быть естественного и искусственного происхождения. В березовых белоствольных рощах много света, они вызывают чувство радости. Сосновые рощи с их бронзовыми колоннами стволов, ажурными кронами и смолистым запахом вызывают ощущение торжественности, создают праздничное настроение. Дубовые и еловые рощи с их полусумраком и темными стволами вызывают ощущение таинственности и ожидания чего-то чудесного. Куртины состоят из 10-15 древесных растений. Чаще всего их создают искусственно, размещая на открытых местах, для формирования полуоткрытого ландшафта. Куртины создают 165 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» смешанными с кустарниковой опушкой. Сочетание деревьев, различных по высоте и форме кроны, окраске листвы и цветов, образует своеобразный букет. Умелое сочетание и размещение по элементам рельефа различных куртин образует живописные виды на общем зеленом фоне пространств, покрытых травянистой растительностью. Группы состоят из 3-5 деревьев или кустарников. Обычно их создают искусственно, размещая на полянах, перекрестках дорог и опушках лесных массивов и рощ для внесения разнообразия в однотонность пейзажа. Группы должны быть красивыми и хорошо выделяться на имеющемся фоне подобно драгоценному камню, вделанному в кольцо или брошь. На белой березовой опушке хороши будут зеленые куртины из рябины горькой с красными гроздями ягод; на зелено-бронзовой опушке соснового леса – белоствольная группа из березы; на темной дубовой опушке – белолистные клены серебристые или лох узколистный и т. д. Одиночные растения (ординары, солитеры) высаживают для украшения на небольших полянах и газонах. Для этого используют красивоцветущие кустарники (роза, сирень, жасмин, спирея и др.) или деревья с красивой формой и цветом кроны (голубая ель, клен остролистный, липа и др.). Линейные посадки – вытянутые в ряд посадки деревьев или кустарников. Среди них различают: аллеи, живые изгороди, бордюры, шпалеры. Аллеей называют двустороннюю посадку деревьев вдоль дороги в поле, на улице или в парке. Аллеи чаще всего создают из какого-либо одного вида древесной породы: березы, липы, клена, тополя, лиственницы. Аллея служит прекрасным украшением дороги, подчеркивает ее прямолинейность, создает перспективу, предохраняет пешеходов от солнечного зноя. Живую изгородь создают по каким-либо границам вместо искусственных оград. Чаще всего для этих целей используют кустарники. Защитные изгороди (по границе сада и т. д.) создают из колючих кустарников, а декоративные изгороди – из кустарников с красивыми цветами или листвой (бирючина, кизильник, жасмин, сирень). Живые изгороди в парковых посадках подстригают. Бордюр – живая изгородь из низкорослых (менее 1 м) красивых кустарников (спирея японская, магония и др.), отделяющая газон или клумбу от дорожек в парках и скверах. Шпалерные посадки создаются у специальных решетчатых 166 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» опор, к которым подвязывают ветви высаженных деревьев и кустарников, образуя зеленую стену. Кустарниковые шпалеры можно создавать и без решетки сращиванием ветвей соседних растений. Шпалерами оформляют стены зданий в декоративных целях или для предохранения от перегрева. Вертикальное озеленение применяют для декоративного оформления глухих стен зданий, беседок, колонн, фонарных столбов. Для этого используют различные вьющиеся (лазающие) растения: виноград, хмель, глицинию и др. Кроме деревьев и кустарников, при озеленении населенных пунктов широко используются травянистые растения: красивоцветущие однолетники и многолетники и зеленые злаковые травы для создания газонов, клумб, рабаток. Газон – зеленая площадка, засеянная травами. Газоны могут быть свободно растущими, подстриженными и цветущими. Применяются они для оформления скверов и парков и служат зеленым фоном для размещения на них клумб, солитеров или куртин деревьев и кустарников. Для зеленых газонов применяют смеси различных злаков, например райграс пастбищный – 25%, мятлик луговой – 40, полевица белая – 35%. Для цветущих газонов составляют смесь злаковых трав, а также однолетних и многолетних цветущих растений из числа обычных: маргаритки, анютины глазки, ноготки, мак, аллисум и др. Клумба – фигурная грядка цветочных растений на фоне газона. Клумбы могут быть круглые, овальные, квадратные и любой другой формы. Их поверхность обычно поднята над газоном на 8-12 см и имеет выпуклую форму. Иногда клумбу размещают вокруг фонтана или скульптуры (памятника). На клумбе высаживают ковровые (стелющиеся) или высокие растения или те и другие. В центре клумбы может быть помещен красивый кустарник. Рабаткой называется узкая (0,5-1,5 м) и длинная грядка с цветами, как бы вытянутая клумба. Размещают рабатки вдоль дорожек по границе газонов. Цветущие растения высаживают на ней фигурами или рядами вдоль длинной стороны. Цветники – различные площадки, засаженные цветущими растениями, включая клумбы и рабатки. 167 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Контрольные вопросы 1. Создание зеленого кольца у населенного пункта. 2. Особенности озеленения внутри населенного пункта. 3. Агротехника посадки отдельного дерева. 4. Взаимоотношения отдельных древесных пород при совместном произрастании. 5. Ассортимент древесных и кустарниковых пород при создании зеленого кольца и при озеленении внутри населенного пункта. 6. Виды садово-парковых насаждений. 168 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» АЛФАВИТНО-ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ А Агролесомелиорация 142 Б Благоустройство территории 8 В Вертикальная планировка территории 107 Водоснабжение 118, 132 Г Газоснабжение 125 Горизонтальный дренаж 57, 59, 62 Градуирование 107 Гребень 47 Д Дорога 74 Дорожная одежда 80, 94 Дренаж 20, 43, 57, 73 Ж Железобетонные плиты 48, 62 З Защитное лесоразведение 6, 142 И Инженерное обустройство территории 6 Инженерная подготовка территории 8 М Мелиорация 6, 13, 20, 54 Микроклимат 18, 87, 143, 151, 158 Микрорайон 98, 116, 138 О Озеленение 162, 169 Озеление вертикальное 169 Оросительные системы 35, 38 Орошение 26 Осушение 50 Осушительная система 54 Отмостка 110 П Планировка капитальная 29 Планировка вертикальная 97 Плотина 43 Полотно земляное 80 Проезжая часть 80 Р Рабочая отметка 103 Ф Фитомелиорация 6 С Система зеленых насаждений 141 Сооружение 9, 41 Т Теплоснабжение 131 Теплоэлектроцентраль (ТЭЦ) 132 К Канализация 122 Трасса 80 Карст 88 Э Классификация автомобильных Электроснабжение 128 дорог 78 Элементы благоустройства города 8 Классификация инженерных сооружений 9 Классификация мелиораций 19 Красная линия 98 Круговая кривая 82 Л Лиманное орошение 34 169 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА Абакумов, Г. В. Элементы транспортной инфраструктуры. Автомобильные дороги [Электронный ресурс] : учеб. пособие / Г. В. Абакумов. – Тюмень : ТюмГНГУ, 2012. – 102 с. – URL : http://rucont.ru/efd/223866. – Загл. с экрана. 2. Голованов, А. И. Ландшафтоведение [Текст] : учеб. для вузов / А. И Голованов, Е. С. Кожанов, Ю. И. Сухарев. – М. : КолосС, 2005. – 216 с. 3. Основные параметры и требования [Электронный ресурс]. – URL : http://docs.cntd.ru/document/gost-r-52398-2005. – Загл. с экрана. 4. Использование древесно-кустарниковых пород в озеленении населенных пунктов [Электронный ресурс] : метод. рекомендации / О. А. Володькина, Е. В. Жеряков, А. А. Володькин. – Пенза : РИО ПГСХА, 2012. – 45 с. – URL : http://rucont.ru/efd/203896. – Загл. с экрана. 5. Ковязин, В. Ф. Инженерное обустройство территорий [Электронный ресурс] : учеб. пособие / В. Ф. Ковязин. – М. : Лань, 2015. – 480 с. – URL : http://e.lanbook.com/books/ element.php?pl1_id=64332. – Загл. с экрана. 6. Кузнецова, И. Н. Вертикальная планировка городских территорий : учебное пособие / И. Н. Кузнецова. – Омск : СибАДИ, 2011. – 98 с. 7. Кулешов, И. В. Проектирование и строительство автомобильных дорог [Электронный ресурс] : метод. указания / И. В. Кулешов. — Оренбург : ОГУ, 2014. – 42 с. – URL: http://rucont.ru/efd/293612. – Загл. с экрана. 8. Ландшафтоведение [Электронный ресурс] : курс лекций / Н. П. Евстратов, С. В. Егорова. – Брянск : БГИТА, 2011. – 107 с. – URL: http://rucont.ru/efd/225897. – Загл. с экрана. 9. Лянденбурская, А. В. Инженерное обустройство территории [Электронный ресурс] : учебное пособие / А. В. Лянденбурская, В. В. Ляндербургский. – Пенза : РИО ПГСХА, 2014. – 148 с. – URL: http://rucont.ru/efd/275921. – Загл. с экрана. 10. Мелиорация земель [Электронный ресурс] : учеб. пособие / С. В. Егорова. – Брянск : БГИТА, 2010. – 169 с. – URL : http://rucont.ru/efd/225898. – Загл. с экрана. 1. 170 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» 11. Нестеров, М. В. Гидротехнические сооружения [Текст] : лабораторный практикум / М. В. Нестеров, Т. Н. Ткачева. – Горки, БГСХА, 2012. – 89 с. 12. Никонов, М. В. Лесоводство [Текст] : учебное пособие / М. В. Никонов. – СПб. : Лань, 2010. – 224 с. 13. Павловский, Е. С. Агролесомелиорация и плодородие почв [Текст] : учебное пособие / Е. С. Павловский. – М. : Агропромиздат, 1991. – 288 с. 14. Парамонов, Е. Г. Основы агролесомелиорации [Электронный ресурс] : учебное пособие / Е. Г. Парамонов, А. П. Симоненко. – Барнаул : Изд-во АГАУ, 2007. – 224 с. – URL : http://window.edu.ru/resource/633/77633/files/paramonov_agroles omelioration.pdf. – Загл. с экрана. 15. Рубинская, А. В. Основы проектирования гидротехнических сооружений, лесных бирж и рейдов приплава [Электронный ресурс] : учебное пособие / Д. Н. Седрисев, А. В. Рубинская. – 2011. – 119 с. – URL : http://rucont.ru/efd/261079. – Загл. с экрана. 16. Самохвалов, В. А. Оросительные мелиорации [Текст] : учеб. пособие / В. А. Самохвалов. – Самара : РИЦ СГСХА, 2008. – 350 с. 17. Самохвалов, В. А. Сельскохозяйственная мелиорация [Текст] : метод. указания для выполнения лабораторно-практических занятий / В. А. Самохвалов. – Кинель : РИЦ СГСХА, 2010. – 71 с. 18. Сафин, Р. Р. Инженерное обустройство территории малоэтажного деревянного домостроения. Ч. I. Основы озеленения, цветоводства и древоводства [Электронный ресурс] : учеб. пособие / Е. А. Белякова, Л. И. Аминов, Р. Р. Сафин. – Казань : КГТУ, 2011 .– 127 с. – URL : http://rucont.ru/efd/227703. – Загл. с экрана. 19. Сухих, В. И. Лесоустройство [Текст] : учебник / В. И. Сухих, В. Л. Черных. – Йошкар-Ола : Поволжский государственный технологический университет, 2014. – 400 с. 171 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Словарь терминов (глоссарий) Баланс земляных работ – характеристика распределения грунта при не ровном рельефе. Благоустройство территории – совокупность проектностроительных мероприятий, направленных на создание комфортных условий среды жизнедеятельности человека. Включает: инженерную подготовку и оборудование территорий; обеспечение транспортного обслуживания населения; озеленение территорий; обустройство территорий соответствующими компонентами предметной среды (малыми архитектурными формами, декоративными элементами, скульптурой и т.д.). Буны – сооружения для укрепления берегов в борьбе с абразией. Представляет собой поперечные железобетонные стены, устанавливаемые перпендикулярно или под углом к линии берега. Вертикальная планировка территории – изменение в соответствии с проектом рельефа местности срезкой или подсыпкой грунта для целей строительства и последующей эксплуатации объекта, земли. Водосточная сеть открытого типа – лотки, кюветы, канавы, арыки с глубиной не более 1,2 м. Газгольдер – большой резервуар для хранения природного биогаза или сжиженного нефтяного газа. Генеральный план (генплан) – горизонтальная проекция территории, на которой размещаются градостроительные компоненты планировки и застройки территории; существующие и проектируемые здания и сооружения; дорожно-уличная сеть; зеленые насаждения; элементы благоустройства; наземные устройства инженерного оборудования территории. Геоподоснова – топографический план местности с действующими красными линиями регулирования застройки в пределах всей проектируемой территории, существующими зданиями, сооружениями, коммуникациями, дорогами и т.д. Основной масштаб топографических планов, принятых для изготовления рабочих чертежей застройки, 1:500. Геопластика – композиционно-планировочное изменение характера существующего рельефа территории с целью формирования ее новых художественно-эстетических, экологических свойств. 172 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Горизонталь – условная линия, изображающая рельеф местности путем соединения точек территории с одинаковой высотой. Расстояние между секущими горизонтальными плоскостями по высоте называется сечением горизонталей. Сечения принимаются кратными 0,50; 0,10; 0,20; 1,0; 2,0; 5,0 и 10,0 м в зависимости от масштаба топографического плана; чем меньше сечение горизонтали, тем подробнее изображение рельефа. Высота горизонтали выражается в отметках относительно уровня Балтийского моря. Горизонтали существующего рельефа (натурные) называются черными; проектируемого рельефа – красными. Градостроительство – область архитектурной деятельности, направленная на комплексное формирование среды в системах расселения. Градуированиие – определение точек расположения красных горизонталей, по существу соответствует методу интерполяции. Дизайн ландшафтный – композиционно-эстетическое формирование элементов озеленения. Дренаж – естественное или искусственное осушение водоносных горизонтов поверхности. Заложение горизонталей – расстояние на топографической карте (плане) между двумя смежными горизонталями. Карст – совокупность процессов и явлений, связанных с деятельностью воды и выражающихся в растворении горных пород и образовании в них пустот, а также своеобразных форм рельефа. Коагулирование – процесс, во время которого коллойдная жидкость превращается в желеобразную массу. Коллоидные системы – дисперсные системы, промежуточные между истинными растворами и грубодисперсными системами – взвесями. Композиция (архитектурная, градостроительная) – сочетание объемов, пространства в единую гармоническую систему, соответствующую функциональному назначению, социальным условиями объективным свойствам материальных форм составляющих ее элементов. Конденсационная электростанция (КЭС) – тепловая электростанция, производящая только электрическую энергию. Красные и черные отметки – красные – проектные, черные существующие отметки рельефа. 173 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Круговая кривая – кривая на закруглениях дороги, имеющая круговое очертание и соединяющая концы переходных кривых. Кривая переходная – элемент плана дороги, к которым сопрягаются путевые прямые с круговыми кривыми и круговые кривые между собой. Лесопарк – лесной массив, имеющий на границах с городскими территориями парковое благоустройство. Линии красные (синие, зеленые) – планировочные границы функциональных зон территории. Фиксируют территории для застройки: транспортные коммуникации (красные линии); ландшафтные зоны (зеленые линии), планировочные границы водных компонентов (синие линии). Мелиорация – это работы, направленные на улучшение свойств земель, на повышение их производительности. Микроклимат – специфические особенности климата внутри географического пространства с определенными климатическими условиями среды. Микрорайон – структурная единица селитебной территории, включающая жилую застройку и учреждения культурнобытового обслуживания населения (школы, детские сады и ясли, магазины, спортивные сооружения и т.д.) с радиусом доступности до 500 м, площадью 10...60 га. Озеленение – формирование ландшафта путем преобразования существующих и организации новых компонентов растительного мира, с целью создания полноценной архитектурнопространственной и экологически комфортной среды для жизнедеятельности человека. Озеленение вертикальное – ландшафтная организация объемно-планировочной структуры зданий и сооружений, путем озеленения фасадов, балконов, лоджий, плоских крыш-террас, платформ, атриумных пространств зданий. Озеленение вертикальное – формирование растительности на искусственных основаниях над уровнем земли. Озеленение горизонтальное – ландшафтная организация поверхности земли. Подготовка территории инженерная – совокупность мероприятий по формированию необходимых условий для целей строительства. Включает: вертикальную планировку территорий; отвод поверхностных и почвенно-грунтовых вод; обводнение территорий; борьбу с оврагами, оползнями, карстами, сетевыми 174 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» потоками; восстановление нарушенных территорий и т.д. Размостка – плавное сопряжение проектных горизонталей между собой, которое может быть выполнено только путем преобразования поверхностей пересекающихся улиц. Сель (силь) – поток с очень большой концентрацией минеральных частиц, камней и обломков горных пород (до 50-60% объема потока), внезапно возникающий в бассейнах небольших горных рек и сухих логов и вызванный, как правило, ливневыми осадками или бурным таянием снегов. Селитебная зона – часть территории населенного пункта, занятая жилыми зданиями, спортивными сооружениями, зелеными насаждениями и местами кратковременного отдыха населения, а также предназначенная для их размещения в будущем. Система зеленых насаждений – организованное размещение зеленых насаждений в соответствии с функциональным назначением компонентов озеленения, общей планировочной структурой территории и системой культурно-бытового обслуживания населения. Сооружение – это объемная, плоскостная или линейная наземная, надземная или подземная строительная система, состоящая из несущих, в отдельных случаях ограждающих конструкций и предназначенная для выполнения производственных процессов различного вида, хранения материалов, изделий, оборудования, для временного пребывания людей, перемещения людей и грузов и т.д. Теплоэлектроцентраль (ТЭЦ) – разновидность тепловой электростанции, которая производит не только электроэнергию, но и является источником тепловой энергии в централизованных системах теплоснабжения в виде пара и горячей воды, в том числе и для обеспечения горячего водоснабжения и отопления жилых и промышленных объектов. Уклон – показатель крутизны склона; отношение превышения местности к горизонтальному проложению, на котором оно наблюдается. 175 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» ОГЛАВЛЕНИЕ Предисловие……………………………………………………….……. 1. ВВЕДЕНИЕ В ДИСЦИПЛИНУ «ИНЖЕНЕРНОЕ ОБУСТРОЙСТВО ТЕРРИТОРИИ» ……………………………………....... 1.1. Понятие об инженерном обустройстве территории и связь с другими дисциплинами ………………………………………… 1.2. Цель, задачи и структура дисциплины …………………………... 1.3. Классификация инженерных сооружений и принципы их размещения …………………………………………….…………. 4 5 5 6 9 2. МЕЛИОРАЦИЯ ЗЕМЕЛЬ ………………………………………… 2.1. Объекты и задачи мелиорации ………………………………….... 2.2. Классификация мелиорации ……………………………………… 13 13 19 3. ОРОСИТЕЛЬНЫЕ МЕЛИОРАЦИИ ………………………….….. 3.1. Способы и техника полива сельскохозяйственных культур…….. 3.2. Поверхностные способы полива и особенности их применения.. 3.2.1. Полив по бороздам ……………………………………...…. 3.2.2. Полив напуском по полосам …………………………….... 2.2.3. Полив затоплением ………………………………………... 3.2.4. Лиманное орошение ……………………………………….. 3.3. Типы оросительных систем ………………………………………. 3.4. Элементы оросительных систем ………………………………..... 3.5. Типы и конструкции плотин ……………………………………… 26 26 29 31 31 32 34 35 38 44 4. ОСУШИТЕЛЬНЫЕ МЕЛИОРАЦИИ ……………………………. 4.1. Задачи и методы осушительных мелиораций …………………… 4.2. Элементы осушительных систем ………………………………… 4.3. Способы осушения почв ………………………………………….. 4.4. Дренаж заболоченных почв при ландшафтном и гражданском строительстве …………………………………………………….. 50 50 54 57 5. ДОРОГА, КАК ИНЖЕНЕРНОЕ СООРУЖЕНИЕ ………………. 5.1. Общие понятия о дорогах ………………………………………… 5.2. Элементы автомобильной дороги ………………………………... 5.3. Требования к элементам дороги в продольном и поперечном профилях ………………………………………………………….. 5.4. Учет влияния природных факторов при проектировании дорог.. 5.5. Проложение трассы дороги на местности ……………………….. 5.6. Проектирование земляного полотна и дорожных одежд………... 76 76 79 6. ВЕРТИКАЛЬНАЯ ПЛАНИРОВКА ТЕРРИТОРИИ …………….. 6.1. Задачи вертикальной планировки ………………………………... 6.2. Методы проектирования вертикальной планировки ……………. 6.2.1. Разработка схемы вертикальной планировки ……………. 6.2.2 Метод проектных (продольных и поперечных) профилей 6.2.3. Метод проектных (красных) горизонталей ……………… 176 97 97 100 101 104 105 70 82 87 92 94 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» 6.3. Посадка здания на рельеф ………………………………………… 6.4. Объемы земляных работ и баланс земляных масс ……………… 109 111 7. ИНЖЕНЕРНЫЕ СЕТИ И СПЕЦИАЛЬНЫЕ СООРУЖЕНИЯ ..... 7.1. Инженерное обеспечение города ……………………………………………….. 7.2. Водоснабжение ……………………………………………………………………………. 7.3. Канализация …………………………………………………………………………………. 7.4. Электроснабжение………………………………………………………………………… 7.5. Газоснабжение ……………………………………………………………………………… 7.6. Теплоснабжение …………………………………………………………………………… 7.7. Принципы размещения и способы прокладки подземных сетей.. 115 115 117 121 123 126 129 133 8. ОСНОВЫ АГРОЛЕСОМЕЛИОРАЦИИ И ЗАЩИТНОГО ЛЕСОРАЗВЕДЕНИЯ ……………………………………………….….. 8.1. Система защитных лесных насаждений …………………………. 8.2. Виды защитных лесных насаждений……………………………... 8.2.1. Полезащитные лесные полосы……………………………… 8.2.2. Противоэрозионные лесные полосы………………………... 8.2.3. Лесомелиоративные насаждения для животноводства……. 8.2.4. Защита транспортных путей………………………………… 8.2.5. Облесение и закрепление песков……………………………. 8.2.6. Создание зеленых насаждений вокруг населенных пунктов………………………………………………………………. 8.2.7. Защитные лесные насаждения вокруг водоемов…………... 8.2.8. Колковые леса……………………………………………….. 140 140 142 142 148 152 153 154 155 157 158 9. ОСНОВЫ САДОВО-ПАРКОВОГО ХОЗЯЙСТВА И ОЗЕЛЕНЕНИЕ НАСЕЛЕННЫХ МЕСТ ……………………………… 9.1. Роль зеленых насаждений в городе……………………………….. 9.2. Озеленение населенных пунктов…………………………………. 8.3. Виды садово-парковых насаждений……………………………… 159 159 159 164 Алфавитно-предметный указатель…………………………………….. Рекомендуемая литература……………………………………………. Словарь терминов (глоссарий)………………………………………… 168 169 171 177 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Учебное издание Иралиева Юлия Сергеевна, Лавренникова Ольга Алексеевна ИНЖЕНЕРНОЕ ОБУСТРОЙСТВО ТЕРРИТОРИИ Учебное пособие Подписано в печать 20.06.2018. Формат 60×84 1/16 Усл. печ. л. 10,3, печ. л. 11,06. Тираж 100. Заказ №184. Редакционно-издательский отдел ФГБОУ ВО Самарской ГСХА 446442, Самарская область, г. Кинель, п.г.т. Усть-Кинельский, ул. Учебная, 2 Тел. : 8 939 754 04 86 доб. 608 E-mail: ssaariz@mail.ru Отпечатано с готового оригинал-макета в ООО «КНИЖНОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО» 443086, г. Самара, ул. Песчаная, 1 Тел. : (846) 267-36-82 178 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» 179
