К ВОПРОСУ О СОСОЯНИИ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ МЕЛИОРАТИВНЫХ КАНАЛОВ ЮГА УКРАИНЫ

Рудаков Л.Н., к.с-х.н., доц. Днепропетровский государственный аграрный университет

Приходько А.П., д.т.н., проф. Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры,

Значимое строительство мелиоративных и обводнительных каналов на Юге Украины началось в 60 – 70-х годах прошедшего столетия. К примеру, первая очередь самой длинной искусственной водной артерии в Европе Северо-Крымского канала (СКК) длиной более 400 километров была пущена в 1963 г., Каховский магистральный канал был открыт в 1979 году и многие другие магистральные и распределительные каналы различных порядков были заложены в эти годы. Но это уже история, сейчас существующая оросительная система требует уже новой технологической реконструкции.

Так как срок эксплуатации этих каналов составляет уже от 30 до 50 лет, многие из них характеризуются ухудшенным техническим состоянием, а следовательно, и сниженными гидравлической эффективностью и эксплуатационной надежностью. Это обусловлено рядом факторов: деформацией русел каналов, их размывами и заилением, разрушением облицовок и их швов, повышенной шероховатостью русел, зарастанием дна и откосов водной растительностью, значительными потерями воды на фильтрацию, изменением режима и условий эксплуатации. Влияние этих факторов приводит к снижению пропускной способности (иногда в несколько раз) канала, отклонению основных параметров живого сечения канала (глубины, ширины) от проектных значений, увеличению потерь воды на фильтрацию, значительному уменьшению КПД каналов, отказам в их работе, заключающихся в прорывах дамб, разрушении плит одежд, затоплении и подтоплении прилегающих к каналам территорий.

Существующие типы противофильтрационных устройств гидротехнических сооружений в виде облицовок каналов, экранов, противофильтрационных стенок, завес и ядер в ряде случаев недостаточно эффективны, что обусловлено несовершенством их конструкций, вероятностью трещинообразования или повреждения в процессе строительства и эксплуатации.

Проницаемость противофильтрационных экранов характеризует интенсивность переноса жидкостей или газов через его толщину. Интенсивность переноса зависит от структуры самого материала. Количественно проницаемость тонкостенных бетонных конструкций оценивается коэффициентом фильтрации флюида (водонепроницаемости или газонепроницаемости) [2].

Для железобетонных плит облицовки каналов оросительной сети особое значение имеет влагоперенос не только с точки зрения предотвращения фильтрационных потерь воды, но и с позиций долговечности рассматриваемых объектов, с учетом коррозионных процессов, протекающих в материале сооружения при наличии водной среды.

Проникновение в бетон жидкостей напрямую зависит от размера пор и капилляров и обусловлено природой движущих сил переноса. Поскольку плотные бетоны, использующиеся в мелиоративном строительстве, обычно практически не фильтруют воду, наиболее распространенной характеристикой их проницаемости является показатель водонепроницаемости, поскольку эта характеристика предопределяет другие эксплуатационные свойства – морозостойкость, коррозионную стойкость [3].

Для рационального и эффективного использования водно-мелиоративного комплекса предполагается значительно уменьшить удельные потери при транспортировке за счет реконструкции систем водоподачи, устройства облицовки каналов, реконструкции оросительных систем.

Решение этих проблем невозможно без применения современных конструкций различных противофильтрационных устройств (ПФУ) в виде облицовок, экранов, противофильтрационных стенок и завес.

Общетеоретические, методологические и научно-практические исследования эффективности и надежности каналов, их ПФУ и дренажа представлены в трудах отечественных и зарубежных специалистов: С.Ф.Аверьянова, А.Г. Алимова, К.Н. Анахаева, В.И. Аравина, Н.В. Арефьева, В.Н. Бухарцева, В.В. Ведерникова, Н.Н. Веригина, В.Д. Глебова В.Н., Дворкина Л.И., Дворкина О.Л., Жиленкова, Ю.М. Косиченко, Г.М. Ломизе, Ю.П.Ляпичева, Ц.Е. Мирцхулавы, В.П. Недриги, С.Н. Нумерова, Н.Н. Павловского, Л.Н. Рассказова, Д.В. Стефанишина, С.В. Сольского, О.М. Финагенова, Р.Р. Чугаева, В.И. Штыкова, В.Ф. Ван Асбека, Д. Брауна, Н. Дэскулеску, М. Хики, Г. Васкетти, А. Скуеро, Б. Джонса, Ф. Форхгеймера и др.

Для борьбы с фильтрацией из каналов в последние 30 − 35 лет достаточно широкое применение нашли традиционные конструкции противофильтрационных устройств – бетонные, железобетонные, асфальтобетонные, грунтопленочные и бетонопленочные покрытия. Практика их применения показала, что наиболее эффективными из них являются бетонопленочные покрытия. Однако, они характеризуются недостаточной эксплуатационной надежностью вследствие частой повреждаемости тонкого пленочного элемента.

За рубежом (США, Чехия, Италия, Германия, Израиль, Египет, Франция, Португалия и др.) в отличие от Украины находят широкое применение геомембраны, представляющие собой полимерный рулонный материал из полиэтилена, бутилкаучука, битумнополимерных композиций толщиной от 1 до 3 мм. Такие материалы по сравнению с пленочными, имеющими толщину до 0,2 - 0,3 мм, характеризуются большей долговечностью, значительным сопротивлением прокалыванию, высокой гибкостью и деформационной способностью.

Целью данных исследований является разработка и научное обоснование новых и совершенствование существующих конструкций бетонных противофильтрационных устройств мелиоративных и обводнительных каналов на основе комплексных экспериментально-теоретических исследований.

Для достижения цели необходимо решить следующие задачи: обобщить данные по оценке противофильтрационной эффективности и эксплуатационной надежности бетонопленочных покрытий на каналах и водоемах; развить теорию водопроницаемости противофильтрационных конструкций и на ее основе разработать методику оценки эффективности облицовок оросительных каналов; разработать практические рекомендации по повышению эффективности ПФУ оросительных каналов и водоемов.

В реальных сооружениях бетон работает в условиях большого комплекса воздействий. Например, бетонная одежда каналов оросительных систем испытывает около 30 видов нагрузок и множество их возможных сочетаний [1]. При расчете конструкций условия работы бетона, характеризующие перераспределение силовых факторов и деформаций, температуру, влажность и агрессивность среды, длительность и многократную повторяемость их воздействия приходится оценивать весьма приблизительно, вводя в расчетные сопротивления материалов ориентировочные коэффициенты. Поэтому классы гидротехнического бетона по прочностным показателям не в полной мере гарантируют долговечность его в конструкциях, несмотря на высокую обеспеченность расчетных величин прочности, принимаемых в проектах.

Вместе с тем сейчас вновь ожидается существенное увеличение капиталовложений в гидротехническое и водохозяйственное строительство, что должно способствовать возрождению и дальнейшему развитию технологии и теории гидротехнических бетонов.

Литература:

1. Дворкин Л.И., Дворкин О.Л. Проектирование составов бетона с заданными свойствами.– Ровно, РГТУ, 1999.– 202 с.

2. Чеховский Ю.В. Конические проницаемости бетона. – М.: Стройиздат, 1968. – 360 с.

3. Челахов В.Ц. Проницаемость тонкостенных противофильтрационных экранов на открытой оросительной сети. Сборник научных трудов ФГНУ «РосНИИПМ» «Совершенствование технологий и техники орошения в современных условиях землепользования» /Под ред. В.Н.Щедрина – Новочеркасск, 2005. – С. 181-185.