КАНАЛ

КАНАЛ (канава), искусственное открытое русло для пропуска воды. К. может быть расположен по отношению к поверхности земли: а) в выемке, б) в насыпи, в) частью в выемке и частью в насыпи и г) на косогоре (рис. 1а, 1б, 1в и 1г). Поперечное сечение земляных К. обычно имеет форму равнобедренной трапеции, а бетонных, каменных и деревянных - форму прямоугольника. Большие К. в неоднородных грунтах имеют сложную форму сечения. Боковые стенки или откосы К. имеют наклон, к-рый выражается показателем откоса φ, равным отношению горизонтального катета DO к вертикальному катету FG (рис. 1а), т. е. φ=DG:FG. Откос, при прочих равных условиях, делают тем более пологим, чем влажнее и рыхлее руслообразующий грунт, чем меньше его внутреннее сцепление, чем больше глубина канала и больше скорость течения воды в нём. Обычные показатели откоса приведены в табл. 1.

Рис. 1а. Канал в выемке

Рис. 1б. Канал в насыпи

Рис. 1в. Канал частью в выемке и частью в насыпи

Рис. 1г. Канал на косогоре

В соответствии с величиной показателя ср откос называется одиночным, двойным, тройным, половинным и т. д.

Табл. 1. Показатели откоса

Площадь фигуры ABCD (рис. 1а), занятая водой, называется площадью F живого сечения. Ломаная линия BADC соприкосновения воды с руслом называется смоченным периметром Р, дробь R=^F/_P - гидравлический радиус, вертикаль ED - глубина потока, FG - строительная глубина К., горизонталь ВС - ширина зеркала воды, АВ - ширина К. по дну, горизонталь FH - берма, вал HIKL - дамба, или кавальер. Продольный наклон зеркала воды К. к горизонту называется уклоном (рис. 2). Для определения уклона зеркала воды измеряют мерной лентой расстояние между двумя точками М и N зеркала, а нивелиром определяют превышение Δ= ON точки М над точкой N, тогда уклон равен

Рис. 2. Продольный наклон зеркала воды в канале

Средняя скорость V потока при равномерном течении по формуле Шези-Павловского равна

где: а= 1,5√n при 0,1<R1<1 м и а=1,3√n при 1<Rɛ м; n - коэф-т шероховатости. Ср-значения п для бетонных, деревянных, кирпичных и каменных К. колеблются от 0,012 до 0,016, для чистых земляных К. - от 0,018 до 0,0275 и для заросших К. с камнями, сучьями и ямами - от 0,0275 до 0,035. Количество воды, проносимое в 1 сек. через поперечное сечение К., или расход К., равен

где F - площадь живого сечения в м²; V - скорость течения в м/сек.

Чтобы К. не заилялся, скорость д. б. не меньше cR^0,5 м/сек., причём коэф-т с зависит от мутности потока и крупности взвешенных в воде наносов; он колеблется от 0,37 при малой крупности наносов и малой мутности потока до 0,77 при большой мутности и большой крупности наносов. С др. стороны поток не должен размывать русло К. Поэтому скорость V в канале, где R=1 м, должна быть при равномерном течении не больше значений, указанных в табл. 2.

Табл. 2. Наибольшие допустимые средние скорости

В пределах, указанных в табл. 2, допустимая скорость тем больше, чем плотнее сложен грунт и чем больше его внутреннее сцепление, чем мельче наносы, несомые водой. Для К., где R>1 м, эти пределы повышаются, в К., где R<1 м, они понижаются. Во избежание размыва соответственно уменьшают уклон К., пользуясь перепадами и быстротоками (см. Гидротехнические сооружения) или крепят русло К. бетонной одеждой, мостовой, досками, плетнями, фашинами и т. п.

По своему назначению К. бывают: а) оросительные, или ирригационные, б) осушительные, в) для водоснабжения и отвода сточных вод (канализационные), г) лесосплавные, д) гидросиловые и е) судоходные.

Оросительные К. приводят воду из источника (река, водохранилище) на орошаемую территорию и передают в поливную сеть (рис. 3). Магистральный К. 1 подает воду из источника в распределительные постоянные К. 2, к-рые разводят её по орошаемым массивам колхозов и совхозов. Поливной участок между распределителями имеет площадь 20 - 60 и более га. Внутри его на период поливов нарезаются временные оросительные К. 3, к-рые ежегодно заравниваются в сроки, зависящие от требований механизации с.-х. работ. Временные оросители передают воду из распределителей ввыводные борозды 4, из к-рых вода по поливным бороздам 5 поступает непосредственно к р-ниям (см. Орошение). Временные оросители идут в полувыемке-полунасыпи и, редко, в насыпи; уровень воды в них на 5 - 10 см выше уровня поля; гребень валика (дамбы) у оросителей на 10см выше уровня воды в них.

Рис. 3. Схема оросительной системы; 1 - магистральный К.; 2 - распределительные К.; 3 - временные оросительные К.; 4 - выводные борозды; 5 - поливные борозды; 6 - древонасаждения

Распределители и магистрали обычно идут тоже в полувыемке-полунасыпи, иногда (при пересечении низин) в насыпи, а магистрали у реки могут итти и в выемке. Для регулирования движения воды на К. строятся щитовые затворы, отстойники и др. сооружения (см. Гидротехнические сооружения). В оросительной системе для отвода избытка воды при опорожнении оросительных К. после поливов, при их ремонте и т. д. строятся сбросные К. Сбросные К. идут в выемке, зеркало воды в них д. б. ниже уровня поля. Оросительных каналов в СССР очень много, они обслуживают орошаемую площадь ок. 8 млн. га.

Осушительные каналы отводят воду с осушаемой площади в водоприёмники. Мельчайшие из осушительных К., так наз. осушители 2 (рис. 4), принимают в себя воду, стекающую по поверхности участка и из самой почвы, и передают её в более крупные К. - собиратели 3, откуда вода сливается в ещё более крупные К., а из них - в магистрали 4, впадающие в водоприёмник 5(см.). Осушительные К. идут в выемке, уровень воды в них ниже уровня поля по меньшей мере на 40 - 50 см. Земля из выемки либо используется на выравнивание низин на осушаемом поле, либо, если она неплодородна, складывается валами(кавальерами) преимущественно на низовом берегу К. Кроме названных К., в осушительной системе часто строятся нагорные К. 1., перехватывающие поверхностный сток воды с окружающих возвышенностей; нагорные К. обычно идут по косогору.

Осушительные К. снабжаются регулирующими щитовыми затворами и др. гидротехническими сооружениями.

Рис 4. Схема осушительных каналов

Лесосплавные К. устраивают для сплава по ним леса в плотах или россыпью. Очень часто эти К. снабжаются водохранилищами, откуда, по мере надобности, даётся волна (попуск) для облегчения сплава.

Гидросиловые (деривационные) К. забирают воду из реки, идут с уклоном, меньшим уклона реки, и сбрасывают воду опять в реку, когда разность уровней воды в реке и К. становится достаточно большой. Падающая из К. в реку вода приводит в движение турбины гидростанции, и энергия падения воды превращается в электрическую или механическую.

К. для водоснабжения подводят воду из реки, ключа или озера к насосной станции, если она стоит далеко от реки, или ведут воду самотёком к месту потребления. Сточные К. отводят воду, сбрасываемую с предприятий и из населённых пунктов.

Имеются К. и комплексного назначения. Так, канал имени Москвы одновременно подаёт воду в г. Москву для водоснабжения и служит глубоководным судоходным путём.

Проходя по земляному К., вода частично теряется, просачиваясь в дно и стенки К. Теряемая часть потока тем больше, чем больше водопроницаемость грунта и чем меньше расход потока. При расходе меньше 50 л/сек. из К., проходящего в сильно водопроницаемом грунте, потеря может дойти до 25% расхода на протяжении 1 км. Сильная утечка воды из К. недопустима с нею борются многими приёмами. В частности, с этой целью оросительные К. часто одевают водоупорной одеждой; бетонная одежда уменьшает утечку на 80 - 90%, одежда из мятой глины - на 50 - 70%, обработка русла нефтью - на 40 - 50%, обработка поваренной солью - на 75 - 80% в течение 4 - 5 лет (см. Осолонцевание почвы). К. строятся иногда вручную, но обычно машинами: канавокопателями, грейдерами, экскаваторами (см.).

Литература: Засосов С., Борьба с потерями на фильтрацию методом искусственного солонцевания, М., 1939; Королев А. и Гиппо С., Открытые подводящие каналы гидростанций, Л.-М., 1937; Костяков А., Основы мелиорации, 4 изд., М., 1938; Опацкий В. и Панасенко А., Как построить каналы для орошения колхозных участков. М., 1948; Справочник по мелиорации и гидротехнике, т. I, M.-Л.,1934, т. III, M., 1945; Черкасов А., Мелиорация и сельскохозяйственное водоснабжение, 3 изд., М., 1950.