Экодогические аспекты крепления гидротехнических сооружений габионами и их износ

Материалы и конструкции используемые в гидротехнических защитных сооружениях

Конструкции предназначенные для крепления грунта следует разделять на следующие классы: - жесткие, конструкции из рыхлых материалов, гибкие и полужесткие.

Жесткие конструкции - бетон и железобетон, имеющий преимущества в том, что поддаются механизации в процессе их создания и укладки в сооружение, имеют высокую прочность и малую шероховатость. Недостаток - высокая стоимость и подверженность подмыву грунтовыми водами.

С использованием сооружений из железобетона резко разрушается связь с окружающими грунтами, прекращается фильтрация воды, а если она существует, то из под бетонной плиты грунт вымывается, плита провисает и бетонное сооружение в итоге разрушается. По данным Бурятской ОМС Сиб- НИИГиМа такие явления наблюдались на Кудара-Сомонской плотине, Березинской плотине, крепление каналов на Тугнуй- ской оросительной системе и Кабанской осушительной системе. Бетонная облицовка препятствует росту растительности, а следовательно и присутствию различных представителей животного мира. Следует и отметить и тот факт, что такие сооружения затрудняют доступ к берегам каналов и рек, что не отвечает требованиям экологии и затрудняет выполнение текущего ремонта. Таким образом, при использовании территории нельзя забывать об ее охране, чтобы не нарушать существующее равновесие, необходимое для поддержания существования живых существ, каждое из которых должно получать все необходимое для собственного существования.

Полужесткие конструкции собираются из отдельных жестких элементов устойчивых к износу, таким образом, что бы выдерживать определенный уровень деформации.

Водозаборное сооружение после 10лет эксплуатации. Восточная Сибирь, г.Красноярск. Комсомольская оросительная система

Рис. 1.37. Водозаборное сооружение после 10лет эксплуатации. Восточная Сибирь, г.Красноярск. Комсомольская оросительная система

Гибкие конструкции /дерево или габионы/ сочетают в себе характеристики жестких конструкций и конструкций из рыхлых материалов /каменная наброска/. Имея типичную для жестких конструкций целостность структуры, гибкие конструкции обладают способностью поглощать значительные деформации, сопротивляясь полному разрушению. Гибкие конструкции применяются там, где требуется предупредить эрозию, относится ли это непосредственно к аварийной ситуации или к обычным защитным мероприятиям. Эти конструкции предпочтительно применять там, где нет уверенности в стабильности и прочности грунта и там, где дорого строить сложный фундамент, а так же там, где трудно оценить будущие события. Гибкие конструкции могут легко менять свою форму вслед за грунтовым основанием и выдерживают большие деформации, не разрушаясь и не теряя способности выполнять свои защитные функции. Стоит отметить их проницаемость, целостность, более низкую стоимость по сравнению с применением железобетона, а так же и технологичность крепления.

После многих лет работы габионного сооружения, если появилась ржавчина, конструкция не теряет своей эффективности, поскольку можно сделать дополнительную защиту или заменить сетку. На практике почва заполняет пустоты в камнях, тем самым скрепляя их, а растительность окончательно стирает границу между сооружениями и окружающей местностью.

Правильный выбор материалов при креплении гидротехнических сооружений является необходимым условием для решения экологических требований, которые с каждым годом становятся все более жесткими и более необходимыми.

Габионы, матрасы и металлические сетки двойного кручения используемые для крепления гидротехнических сооружений, обладают неоспоримыми преимуществами - это способность сливаться с окружающим ландшафтом, гарантируя высокое качество, меньшую стоимость, длительный срок эксплуатации и главное, экологическую безопасность. Эти сооружения не нарушают режим фильтрации вод, имеют способность оседать при подмыве или просадке грунта, благоприятствуют естественному росту растительности как травяной так и древовидной - типичной для влажных зон, отчего еще более укрепляются габионные сооружения.

Высокие, размытые берега производят незначительное количество биомассы, из за малых взаимообменов с течением воды. Защищенный берег, на котором растительность может вновь расти естественным путем, производит повышенное количество биомассы. Это благоприятствует формированию мельчайших организмов, которые являются важными элементами для естественного функционирования водных систем, для поддержания питательной базы для многих рыб.

Конструкции из габионов или облицовки из матрасов представляют собой, на начальном этапе эксплуатации, инородное тело, которое благодаря своей стойкости, выполняет только роль защиты. В дальнейшем, в процессе осаждения на них частиц грунта происходит рост растительности. По данным СибНИИГиМа в различных регионах, а также в зависимости от вида растительности естественное зарастание происходит в течении 10-15 лет. Чтобы ускорить этот процесс, возможно сразу после постройки сооружения засевать травами или высаживать кустарник. По данным Львовгипрводхоза наиболее подходит для этих целей ивняк и облепиха, которые достигают 1 -2м высоты через 2-3 года.

Надежность габионного сооружения прежде всего лимитируется прочностью сетки двойного кручения,- способностью ее к деформации в случае просадки грунта или подмыва, устойчивости к раскручиванию, а также стойкости к коррозии.

Потеря цинка при скорости потока 3-6 м/с и наличии взвешанных частиц 20 г/л в подводной части габионного сооружения. Проволока диаметром 3 мм. Р.Маргаритовка

Рис.1.38. Потеря цинка при скорости потока 3-6 м/с и наличии взвешанных частиц 20 г/л в подводной части габионного сооружения. Проволока диаметром 3 мм. Р.Маргаритовка:

1-скорость потока 6 м/с; 2-скорость потока 3 м/с

Потери цинка в верхней части габионного сооружения

Рис.1.39. Потери цинка в верхней части габионного сооружения:

  • 1-Прибайкальский район - Бурятия;
  • 2- Московская область - Сходня;
  • 3- Приморский район - р. Маргаритовка
Число разрывов в цинковом покрытии проволоки в местах скруток проволоки (10 мм)

Рис. 1.40. Число разрывов в цинковом покрытии проволоки в местах скруток проволоки (10 мм):

  • 1- Проволока диаметром 3 мм;
  • 2- Проволока диаметром 2 мм

Проведенные исследования рис. 1.38 показали, что при эксплуатации габионного сооружения при скорости потока 6м/сек и содержанию в воде 20г/л взвешенных частиц и качестве оцинковки проволоки диаметром Змм 135г/м2 в местах соприкосновения проволоки с потоком частиц оцинковка теряется за 3-4 года. Из этого следует, что в этих местах укладывать камень нужно таким образом чтобы он выступал за габионное сооружение на 3-5 см и тем самым препятствовал прямому соприкосновению взвешенных частиц с проволокой, что увеличивает стойкость цинкового покрытия вдвое.

В надводной части цинк в проволоке габионного сооружения также подвергается износу, но менее интенсивно чем в подводной, потери цинка определялись объемногазометрическим методом в смеси серной и соляной кислоты в объеме 100:34 по формуле:

где V- среднеарифметическое значение объема Н2,см3 ; d- диаметр проволоки, I- длина образца.

На рис. 1.40 показано отслоение цинка на 1см. скрутки в течение 7 лет (срок наблюдения). Как видно из графика, отслоение наступает на 3-4 год и после 5-6 года новых разрывов не наступает. В местах скрутки проволоки при ее изготовлении происходит напряжение (наклеп) которое теряется на 5-6 год и далее процесс стабилизируется.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >