ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СУДОХОДНЫХ КАНАЛОВ

Проектирование судоходных каналов имеет целый ряд особенностей, которые определяются судоходными требованиями.

Поперечное сечение канала служит основной характеристикой канала. Выбор наиболее рациональной формы и определение размеров поперечного сечения судоходного канала производятся с учетом следующих факторов: интенсивности движения; размеров груженого расчетного судна; величины сопротивления, возникающего при движении судов; типа крепления откосов, характер грунтов, слагающих откосы и дно канала; удобства производства строительных работ и экономичности строительства.

В Советском Союзе судоходные каналы, как правило, устраивают для двустороннего движения и лишь при наличии достаточного обоснования допускается строить каналы с односторонним движением. Коэффициенты заложения откосов судоходных каналов назначают в зависимости от рода грунтов, слагающих русло.

В проектировании поперечного сечения судоходных каналов важное место занимает выбор так называемого профильного коэффициент, представляющего собой отношение площади живого сечения канала при наинизшем судоходном уровне к площади подводной части сечения по миделю расчетного судна.

При уменьшении живого сечения канала увеличивается сопротивление движению судов, в связи с чем возрастает и тяговое усилие. Следовательно, для уменьшения тягового усилия необходимо увеличить площадь живого сечения канала, что сопряжено с увеличением объема земляных работ.

Величину профильного коэффициента принимают при расчетах по СНиП П-И.1-62 в зависимости от категории водных путей и не менее следующих значений.

Наиболее распространенными формами живых сечений судоходных каналов являются трапецеидальная, ложбинообразная и полигональная.

Опыт строительства и эксплуатации судоходных каналов показывает, что наиболее рациональной формой поперечного сечения является полигональная, более близкая по своей форме, к естественному параболическому руслу.

Возвышение бровок канала над максимальным уровнем воды принимается по данным практики эксплуатации: для каналов, проходящих в выемке, 1—1,5 м, а для каналов, устраиваемых в насыпи, 2—3 м.

Трассу канала выбирают для уменьшения строительной стоимости, что бывает при минимальной длине канала и трассировке его в полувыемке-полунасыпи. Трассу канала не следует проводить по сильно водопроницаемым грунтам, заболоченным районам, в зонах плывунов и т. п.

Радиусы закруглений каналов по установкам СНиП П-И.1-62 должны быть не менее пятикратной длины расчетного судна для одиночных судов и буксируемых составов и трехкратной длины расчетного состава для толкаемых составов.

Для обеспечения нормальных запасов расстояния между, судами и откосами ширину канала на закруглениях увеличивают. Уширение каналов устраивают, как правило, на выпуклом берегу. Крепление откосов судоходных каналов выполняют для защиты их от воздействия судовых волн. Зона действия волн определяется вверх от наивысшего и вниз от наинизшего уровня воды в канале.

Наиболее распространенными типами крепления откосов судоходных каналов являются каменная наброска или укладка (мощение) и бетонные армированные плиты. Для определения толщины каменного покрытия предложены эмпирические формулы.

Питание судоходных каналов водой производится самотечным и машинным (механическим) способами.

Самотечное питание применяют для снабжения водой нешлюзованных, а также односклонных и двусклонных шлюзованных каналов из водохранилищ, устраиваемых на водоразделах. Полезная емкость таких водохранилищ должна обеспечить потребный объем воды на всю навигацию. В большинстве случаев водохранилища, устраиваемые на водоразделах, включаются в состав судоходного пути, что позволяет в некоторой степени уменьшить объемы работ по устройству каналов. Машинный способ питания каналов применяют в том случае, когда питание водой из водохранилищ, устраиваемых на водоразделе, не может быть обеспечено. При этом встречаются две схемы питания: нагнетание воды непосредственно на водораздел и нагнетание воды из бьефа в бьеф через всю систему шлюзов вплоть до водораздельного участка.

Машинное питание обходится сравнительно дорого, но при комплексном решении водохозяйственных задач может быть экономически вполне целесообразным. Например, машинное питание осуществлено на Волго-Донском канале, где район водораздельного бьефа оказался бедным в отношении местного стока, объем которого в средний по водности в год не превышает 5% потребности канала в воде и едва покрывает потери нз бьефов канала на испарение.

Расход воды, необходимый для обеспечения судоходства, слагается из следующих расходов воды: на шлюзование, на фильтрацию, на испарение с водной поверхности канала и на утечку через затвора шлюзов.

Современные магистральные каналы крупных оросительных систем имеют достаточно большие размеры и значительную протяженность. Поэтому весьма желательно использовать такие каналы для местного судоходства. Однако это потребует некоторых дополнительных мероприятий, связанных с приспособлением их для выполнения комплексных задач.

К таким мероприятиям относятся:

а) создание живого сечения канала, удовлетворяющего заданной величине осадки судна, допустимому значению профильного коэффициента и необходимой ширине русла на уровне осадки судна;
б) обеспечение скорости течения воды в каналах, не превышающей максимально допустимые судоходные скорости;
в) обеспечение устойчивости откосов каналов от воздействия судовых волн путем устройства креплений;
г) уменьшение числа поперечных преграждений и других сооружений, препятствующих судоходству и требующих устройства судоходных шлюзов;
д) обеспечение условий судоходства в те периоды, когда оросительная система не нуждается в воде и др.

Следовательно, приспособление оросительных каналов для судоходства связано с рядом дополнительных затрат и вопрос о строительстве судоходно-оросительного канала можно решить в результате выполнения специального технико-экономического анализа для конкретных условий.

Волков И. М., Кононенко П. Ф., Федичкин И. К., Гидротехнические сооружения, М., Колос, 1968