Очистка каналов и водоемов от наносов взрывами непрерывных горизонтальных цилиндрических зарядов
Основные причины заиления открытой осушительной сети
Одной из главных причин разрушения и заиления каналов является неустойчивость поперечных и продольных профилей водопроводящей сети в слабосвязных и переувлажненных грунтах. В период весенне-осенних паводков, когда скорости течения достигают максимальных величин, частицы грунта смываются потоком с откосов и дна канала и откладываются ниже по течению на участках с меньшими уклонами.
При последующих паводках, там, где отложились наносы, скорости течения снижаются по сравнению с расчетными, транспортирующая способность потока уменьшается и начинается постепенное заиление канала. Канал зарастает травой, кустарником, в результате чего создается подпор на вышележащих участках, а если канал магистральный, то и во всей регулирующей сети. При таких условиях мелиоративная система не сможет -своевременно отводить поверхностные воды и понижать уровень грунтовых вод.
Очень часто из-за недостаточности гидрогеологических исследований не предусматривается крепление тех участков канала, где наблюдается выклинивание грунтовых напорных вод. Грунт выносится из откосов, создавая угрозу обрушения, и в результате канал оплывает и заиливается.
На устойчивость откосов и дна канала оказывает также большое влияние периодичность действия некоторых мелиоративных систем.
После сброса паводковых вод, и особенно в первый год эксплуатации канала, когда откосы еще не укрепились корневой системой, происходит сильное переувлажнение поверхностного слоя грунта, а затем быстрое усыхание и уменьшение в объеме. В результате в поверхностном слое грунтов откосов появляются незначительные трещины, которые с каждым циклом увеличиваются, нарушая его структурность. При последующих паводках слои грунта с нарушенной структурой легко смываются водой и, откладываясь ниже по течению, вызывают тот же процесс заиления. Большое разрушительное действие на открытые каналы оказывают и поверхностные воды, в результате чего в откосах образуются промоины, обвалы, оползни.
Большую роль при эксплуатации канала играет его хозяйственное назначение. Каналы на предприятиях с фрезерным способом добычи торфа требуют очистки через один-два сезона без учета дноуглубительных работ, предусмотренных проектом на сработку залежи.
Несмотря на проведение профилактических мероприятий, каналы, как правило, нуждаются в расчистке и углублении через 10—15 лет эксплуатации.
В настоящее время расчистку и дноуглубление производят экскаваторами, драглайнами и канавоочистителями и т. д. Механизированный способ очистки каналов требует большого количества техники, квалифицированной рабочей силы и затрат времени. Кроме того, не всегда и не везде можно использовать землеройные машины, особенно в топких болотах.
В связи с большим объемом и важностью мелиоративных работ Центральной лабораторией мелиоративных гидровзрывных исследований СевНИИГиМ проведены экспериментальные работы по расчистке каналов в торфяных и минеральных заболоченных грунтах с применением нового метода взрыва углубленных непрерывных горизонтальных цилиндрических зарядов вместо сосредоточенных и вертикально-удлиненных разобщенных зарядов.
Краткие гидрогеологические условия
Экспериментальные работы проводились на объектах опытно-производственного охотохозяйства. «Калининское» Кимрского района Калининской области. Общая площадь угодий 54 580 га, в том числе заболоченных 44 000 га.
Рельеф равнинного типа представляет собой впадину с пологим понижением к центру. Большую часть понижения занимает поросшее (в основном редколесьем) моховое болото. В заболоченной части почвы торфянистые, в остальных местах суглинистые и песчано-подзолистые.
Климат на территории охотохозяйства умеренно континентальный. Зима холодная, многоснежная; лето теплое, влажное. Продолжительность морозного периода 130—140 дней. Снег, как правило, выпадает во второй половине ноября. Наиболее низкая температура бывает в январе.
Каналы, подлежащие очистке, проходили по верховому болоту от его окраины к центру. Мощность сильно разложившейся торфяной залежи в пределах канала достигала 0,8—3 м. Режим питания смешанный — за счет атмосферных осадков и грунтовых напорных вод, залегающих на глубине 0,7 м. Ниже торфяного слоя залегают тяжелые моренные суглинки с включением гравия диаметром 3—5 см, которые являются водоупорным слоем.
Русло канала на период обследования заилилось на всем протяжении в среднем на 40—50% первоначального сечения. На участках выклинивания грунтовых вод образовались намывы. Откосы обрушились и заросли кустарником. Глубина воды в канале составляла в среднем 5—10 см. Уклон дна канала на всем протяжении после заиления равнялся нулю.
Общая длина канала около 1,5 км, ширина поверху 6— 7,5 м, глубина 2—2,5 м. Канал расположен в сильно заболоченной местности, мощность торфа от 8 до 3 м. Дно канала и водоема подстилают тяжелые вязкие суглинки с включением гальки. Отдельные участки канала и водоема, подлежащие очистке, полностью заилены слоем до 1 м. На протяжении 250 м канал зарос травой и камышом, а на длине 150 м слой воды составлял всего лишь 5—7 см.