Добавлено: 03.04.2026

Устройство водоёмов-копаней

Если сделать вертикальный разрез водоёма, то профиль откосов и дна может быть самым различным. Наиболее простой вариант — это береговой откос, устойчивый в естественном состоянии или связанный с креплением, если его угол превышает допустимый для данного типа грунта, и почти горизонтальное дно. Выбор угла естественного или искусственного откоса (сухого — выше уровня воды; мокрого — ниже уровня воды) в первом приближении можно произвести по СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений». Основным показателем, на который необходимо ориентироваться, является угол внутреннего трения φ. Нормативные значения угла внутреннего трения φ песчаных и пылевато-глинистых грунтов в зависимости от коэффициента пористости приведены в табл. 6.2, 6.3.

Угол внутреннего трения характеризует сопротивление грунтов сдвигу. Коэффициент пористости представляет собой отношение объема пор к объему твердой фазы грунта.

Показатель текучести характеризует пластичное состояние глинистых грунтов в зависимости от их влажности, которая влияет на свойства грунтов.

В зависимости от показателя текучести грунтов им присваивают дополнительные наименования:

По форме дна водоёмы-копани можно подразделить на:

По глубине водоёмы могут иметь дно одно-, двух-, трехступенчатое и т.д. (в зависимости от назначения водоёма). Во всех случаях строительства водоёма-копани необходимо помнить о том, что его зарастание связано с глубиной. При глубине 1... 1,5 м и более зарастание происходит более медленно. Поэтому часто стремятся избегать создания малых глубин. А это при ограниченных размерах водоёма возможно достичь лишь при условии крепления подводных откосов, позволяющих делать их значительно более крутыми (вплоть до вертикальных), по сравнению с углом внутреннего трения.

Крепление сухих откосов водоёмов рассмотрено в публикации Береговая линия: откосы. Крепление мокрых откосов водоёмов-копаней имеет свои особенности и по применяемым материалам подразделяется на три основные категории: крепление из местных материалов, искусственных материалов на базе природных компонентов и современных синтетических материалов.

В качестве примера приведем перечень указанных видов материалов для крепления преимущественно мокрых откосов водоёмов всех типов.

А. Из местных материалов:

1) фашинное;

2) фашинно-каменное (полосами);

3) плетневое;

4) плетневое с гравийным или песчано-гравийным фильтром;

5) деревянным забором;

6) шпунтовой стенкой;

7) свайной стенкой;

8) ложно-свайной стенкой;

9) каменным мощением по плотной естественной поверхности;

10) каменным мощением по песчаной или щебеночной подготовке;

11) каменной (бутовой) кладкой на цементном растворе;

12) сухой бутовой кладкой;

13) ряжевыми конструкциями из дерева с заполнением булыжником, каменным сколом, гравием, щебнем и т.д.;

14) габионными стенками и матами в металлических сетках.

Б. Из искусственных материалов на базе природных компонентов:

1) монолитным бетоном с поверхностной обработкой или без нее;

2) монолитным бетоном с облицовкой камнем;

3) ячеистыми бетонными плитами;

4) ячеистыми бетонными плитами с заполнением ячеек щебнем или гравием;

5) сплошными бетонными плитами;

6) бетонными плитками (типа тротуарных);

7) каменно-плиточной кладкой;

$) каменной кладкой в деревянных клетках;

9) плиточной кладкой в деревянных клетках.

В. Из современных синтетических материалов:

1) геоткань в комбинации с типами А, Б;

2) геоткань с геосетками;

3) геоткань с георешетками и заполнителем;

4) геокаркас с заполнителем.

Формы водоёмов в плане могут быть самыми разнообразными. Условно их можно подразделить по форме границы акватории на водоёмы правильной геометрической формы (прямоугольные, квадратные, треугольные, многоугольные, круглые, эллипсовидные и т.д.) и неправильной геометрической формы (фантазийной), наилучшим образом отвечающей стилю ландшафта и застройки объекта. Последний вид насчитывает бесчисленное количество вариантов, часть из которых приведена на рис. 6.8.

Заполнение водоёмов водами поверхностного стока и принудительное наполнение (наливные водоёмы) не нуждается в дополнительных пояснениях, а вот питание грунтовыми водами часто не используется. Больше того, повальное увлечение пленочными противофильтрационными экранами часто приводит к тому, что естественное грунтовое питание чистой водой перекрывается экраном из пленки (или другого материала), а водоём заполняется менее чистым поверхностным стоком. Во избежание этого необходимо рассмотреть схему питания водоёма грунтовыми водами тогда, когда этому благоприятствуют гидрогеологические особенности объекта. А к этим особенностям, в первую очередь, относятся близкое залегание уровня грунтовых вод и высокая водопроницаемость грунтов.

Для пояснения конструктивных особенностей различных водоёмов-копаней и способов их строительства приведем некоторые примеры, в которых водоёмы отличаются друг от друга размерами, типами грунтов, уровнем залегания грунтовых вод и основными типами водного питания.

1. Малый водоём-копань в водопроницаемых грунтах, при глубоком залегании уровня грунтовых вод, водное питание — водами поверхностного стока или принудительным наполнением (наливной водоём):

2. Микроводоём в тех же условиях, но с дополнительным применением синтетических материалов:

3. Среднего размера водоём-копань в водопроницаемых водонасыщенных грунтах при близком залегании уровня грунтовых вод и грунтовом типе водного питания:

4. Крупный водоём-копань в водопроницаемых водонасыщенных грунтах при близком залегании уровня грунтовых вод и грунтовом водном питании:

5. Крупный водоём-копань в среднепроницаемых грунтах при глубоком залегании уровня грунтовых вод и смешанном типе водного питания поверхностным стоком, водами верховодки, принудительном наполнении:

Изучив некоторые аспекты устройства водоёмов-копаней и особенности их водного питания грунтовыми водами, необходимо ознакомиться с простейшими гидрогеологическими расчетами, позволяющими определить приток грунтовых вод в котлован как строящегося, так и уже построенного водоёма.

Гидрологические расчёты.

При устройстве водоёма-копани вначале выкапывают котлован и лишь затем обустраивают дно и откосы будущего водоёма. Поэтому при определении притока подземных вод к водоёму прежде всего рассматривают приток вод в котлован.

При расчетах действительные контуры котлована приводят к фиктивному равновеликому кругу радиусом R0. Значения R0, могут быть определены:

для прямоугольных в плане котлованов —

для котлованов неправильной в плане формы —

где R0, — радиус фиктивного равновеликого круга, м; η — коэффициент, значения которого определяют по отношению В/L; L — длина котлована, м; В — ширина котлована, м; F — площадь котлована, м2.

Приток воды в котлован рассчитывают по формулам установившегося движения грунтовых вод исходя из двух положений горизонта воды в реке или водоёме — меженного и паводкового. В первом случае значения притока получаются минимальными, во втором — максимальными. В зависимости от гидравлического состояния водоносного пласта котлованы разрабатываются в условиях безнапорных (наиболее часто встречающийся в практике случай) или напорных вод.

Котлованы могут быть: совершенными, т. е. доходящими до нижнего водоупора и принимающими воду только через стенки, и несовершенными, неё доходящими до нижнего водоупора с притоком воды через стенки и дно или только через дно. Если котлован прорезает неоднородные пласты, состоящие из слоев различной водопроницаемости, то в качестве коэффициента фильтрации К принимается приведенная величина, определяемая по формуле

где h1, h2, ..., hn — мощности отдельных слоев, м; К1, К2, ..., Кn, — коэффициент фильтрации этих слоев, м/сут.

В случае доведения дна котлована до нижнего водоупора (совершенные котлованы) приток воды может быть рассчитан по следующим формулам.

1. В условиях безнапорных вод (рис. 6.9, а):

где Q — приток воды в котлован, м3/сут; К — коэффициент фильтрации водоносного пласта, м/сут; Н — мощность безнапорного водоносного пласта, м;

R — радиус влияния при работе котлована, м; R0 — приведенный радиус котлована, м.

2. В смешанных условиях, при наличии двух зон — напорной и безнапорной (рис. 6.9, 6):

где S — напор грунтовых вод над дном котлована, м; m — мощность напорного водоносного пласта, м.

Если дно котлована не доходит до нижнего водоупора (несовершенные котлованы), то приток воды в напорных условиях может быть рассчитан по формуле В. М. Шестакова:

Приток воды к несовершенному котловану при его работе в безнапорных условиях (рис. 6.10) может быть рассчитан путем рассмотрения потока выше дна котлована — как безнапорного к совершенному котловану, а поступающего через дно — как напорного. Для этого используют формулу

Для проведения данных расчетов необходимо знать радиус влияния котлована R. Напрямую определить радиус R нельзя, поэтому введем промежуточное значение R’, которое связано с радиусом R следующим соотношением:

Значение R’ зависит от вида грунта и может быть определено по формуле

где Н — мощность водоносного пласта, м; α — угол между кривой депрессии и горизонтальной плоскостью, 0.

Для каждого вида грунта и установившегося режима величина tg α; постоянная, что облегчает определение R’ для двух режимов — установившегося и неустановившегося (табл. 6.4).

Водосбросы водоёмов-копаней можно разделить на два вида: самотечные водосбросы и водосбросы с механическим подъемом воды. Водоспуски водоёмов-копаней, за очень редким исключением, всегда устраивают с механическим подъемом воды. Самотечные водосбросы водоёмов-копаней практически ничем не отличаются от таких же сооружений плотинных водоёмов. При этом их сооружение возможно лишь в тех случаях, когда недалеко от водоёма находится какой-либо водоприемник, в который можно сбрасывать лишнюю воду (овраг, ручей, речка, глубокий магистральный канал, озеро с высокими берегами и т.д.). Во всех остальных случаях приходится прибегать к механическому водоподъему, для чего в непосредственной близости от водоёма в зоне наиболее глубокой его части устраивают водоприемный (обычно бетонный) колодец, в который и сбрасывают излишки воды. На дне колодца устанавливают погружной центробежный насос, который поднимает воду ближе к поверхности и сбрасывает ее или в искусственный ручей (лоток), или по напорному трубопроводу подает непосредственно в водоприемник. Последняя схема возможна тогда, когда водоприемник находится, как правило, на расстоянии не более 100 м.

Если водоём-копань оборудуется донным водоспуском, то при наличии водосброса колодезного типа трубу водоспуска целесообразно вывести в тот же колодец. Для этого в дне водоёма напротив колодца делают углубление (приямок), в котором и устанавливают приемный оголовок донного водоспуска. Выходной оголовок донного водоспуска оканчивается в колодце на высоте выше минимального уровня, при котором начинается автоматическая работа насоса. Насос при этом все время должен находиться в воде (рис. 6.11).

По материалам:Теодоронский В. С. Строительство и эксплуатация объектов ландшафтной архитектуры

Рекомендуем ознакомиться:

Водоемы, их назначение и классификация

Расчет аэрации водоёма