Кіріспе

Кедергіден су өткізуге арналған құрылым

Кальверт – бұл кедергіден немесе жер асты су жолынан су өткізуге арналған құрылым. Әдетте топырақпен қоршалған, ол құбырдан, темір бетоннан немесе басқа материалдардан жасалуы мүмкін. Ұлыбританияда бұл сөз ұзын, жасанды түрде жерге көмілген су ағынына да қолданылады. Кальверттер көбінесе жол жиегіндегі арықтарды кептіру үшін, сондай-ақ табиғи суарналар мен өзендерден жолдың астынан су өткізу үшін қолданылады. Жолдың астында табылғанда, олар көбінесе бос болады. Кальверт – бұл көлік құралдары мен жаяу жүргіншілердің су арнасынан өтуіне мүмкіндік беретін, сонымен бірге судың қажетті деңгейде өтуін қамтамасыз ететін көпір сияқты құрылым болуы мүмкін. Құрғақ кальверттер өрт сөндіру шланғын шу тосқаныстың астынан өткізуге арналған, бұл автомобиль жолы бойында өрт сөндіруді жеңілдетіп, жолға гидранттарды орналастыру қажеттілігі мен қаупін жояды. Кальверттер түрлі өлшемдерде және пішіндерде келеді, оның ішінде дөңгелек, эллипстік, жазық түбі бар, ашық түбі бар, алмұрт пішіндес және қорап тәрізді конструкциялар бар. Кальверттің түрін және пішінін таңдау гидравликалық өнімділік талаптары, су бетінің ең жоғары деңгейіне қойылатын шектеулер және жолдың биіктігі сияқты бірнеше факторларға негізделеді. Ашық су ағынын қалпына келтіру үшін кальвертті алып тастау процесі "күндізгі жарық" деп аталады. Ұлыбританияда бұл практика "декульвертинг" деп те аталады.

Материалдар

Кальверттер әртүрлі материалдардан жасалуы мүмкін, оның ішінде орнында құйылған немесе зауытта дайын күйінде келген бетоннан (армированный немесе армировкасыз), гальванталданған болаттан, алюминийден немесе пластиктен (әдетте жоғары тығыздықты полиэтиленнен). Екі немесе одан көп материалдарды біріктіріп, күрделі құрылымдарды жасауға болады. Мысалы, ашық түбі бар толқынды болат конструкциялар көбінесе бетон фундаменттерге орнатылады.

Жобалау және инженерлік

Құрылыс немесе орнату, әдетте, құрылыс алаңының топырағын, өзен жағалауларын немесе өзен төсенішін бұзады және бұзылған ойыстар немесе құбыр құрылысына жақын жағалаулардың құлауы сияқты қосымша проблемаларға әкелуі мүмкін. Құбырлар дұрыс өлшемде болуы, орнатылуы және эрозия мен тозудан қорғалуы керек. АҚШ-тың көптеген агенттіктері, мысалы, Федералдық автомобиль жолдары басқармасы, Жерді басқару бюросы және Қоршаған ортаны қорғау агенттігі, сондай-ақ штаттық немесе жергілікті билік органдары, егер ақау кенеттен және қатаң болса, жарақаттануға немесе өлімге әкелуі мүмкін. Жолдың кенеттен құлауы көбінесе нашар жобаланған және инженерлік тұрғысынан дұрыс емес құбырлы өткелдердің немесе қоршаған ортаның күтпеген өзгерістерінің салдарынан, жобалау параметрлерінің шектен шығуына байланысты болады. Өлшемсіз құбыр арқылы өтетін су, уақыт өте келе айналасындағы топырақты тозытып жібереді. Бұл орташа жаңбыр кезінде кенеттен бұзылуға әкелуі мүмкін. Құбырдың бұзылуынан туындаған апаттар, құбырдың көлемі жеткіліксіз болса және су тасқыны құбырды басып тастаса немесе жол немесе теміржолдың үстін бұзса орын алуы мүмкін. Құбырдың қатесіз жұмыс істеуі жүктемеге, гидравликалық ағымға, айналасындағы топырақтың талдауына, толтыруға және төсемелерді тығыздауға, сондай-ақ эрозиядан қорғауға қатысты дұрыс жобалау және инженерлік ескерулерге байланысты. Құбырлардың айналасындағы дұрыс емес жобаланған артқы толтыру, материалдың құлауына немесе жеткіліксіз жүктеме көтергіштігінен ақауларға әкелуі мүмкін.

Қоршаған ортаға әсері

Қауіпсіз және тұрақты өзендерді кесіп өту құрылыстары жануарлар дүниесіне мүмкіндік береді, өзеннің денсаулығын сақтайды, сонымен бірге қымбат эрозия мен құрылымдық зақымдануды азайтады. Өлшемсіз және дұрыс орналастырылмаған құбырлар судың сапасына және су жануарларына проблемалар туғызуы мүмкін. Дұрыс жобаланбаған құбырлар судың ағып кетуі мен эрозия арқылы су сапасын нашарлатады, сондай-ақ су жануарларының жоғары және төмен ағысқа қарай қозғалысын шектейді. Балықтар – дұрыс жобаланбаған кесіп өту құрылыстарының салдарынан тіршілік ортасының жойылуынан жиі зардап шегетін жануарлар. Су жануарларының қалыпты өтуін қамтамасыз ететін құбырлар балықтардың, жануарлардың және басқа да су жануарларының ағыс бойы қозғалысына кедергі келтірмейді. Дұрыс жобаланбаған құбырлар орташа және күшті жаңбыр кезінде шөгінділер мен қоқыстармен біте қалуға бейім. Егер құбыр өзендегі су көлемін өткізе алмаса, су жолдың жағалауын асып кетуі мүмкін. Бұл айтарлықтай эрозияға алып келіп, ақырында құбырды жойып жіберуі мүмкін. Ағынмен кеткен жағалау материалдары төмен жатқан басқа да құрылыстарды бітеп, олардың да құлауына себеп болуы мүмкін. Сондай-ақ, ол егістіктерге және мүлікке зиян келтіруі мүмкін. Тиісті өлшемдегі құрылым және жағалауды нығайту бұл қысымды азайтуға көмектеседі. Құбырларды ауыстыру – өзенді қалпына келтіруде кең таралған практика. Бұл практиканың ұзақ мерзімді пайдаларына апаттық бұзылу қаупінің төмендеуі және балықтардың өтуінің жақсаруы жатады. Егер тиімді басқару шаралары сақталса, су биологиясына қысқа мерзімді әсерлер минималды болады.

Балықтардың өтуі

Құбырдың су өткізу қабілеті гидрологиялық және гидротехникалық есептеулерге негізделгенімен, бұл көбінесе құбыр ішіндегі су ағысының жоғары жылдамдығына алып келеді, бұл балықтардың өтуіне кедергі жасайды. Балықтардың өтуі үшін маңызды параметрлер – құбырдың өлшемдері, әсіресе оның ұзындығы, көлденең қимасының пішіні және төменгі беткейінің еңісі. Балық түрлерінің құбырдың өлшемдеріне, жарық жағдайларына және ағынның турбуленттілігіне реакциясы олардың жүзу қабілеті мен құбырдан өту жылдамдығына әсер етуі мүмкін. Құбырларда балықтардың өтуіне ең маңызды турбуленттік сипаттамаларды анықтау үшін қарапайым техникалық құралдар жоқ, бірақ ағынның турбуленттілігі балықтардың мінез-құлқында маңызды рөл атқаратыны белгілі. Жүзуші балықтар мен айналмалы құрылымдар арасындағы өзара әрекеттесулер кең ауқымды ұзындық және уақыт өлшемдерін қамтиды. Жақындағы талқылауларда екіншілік ағынның қозғалысы, балық өлшемдерінің турбуленттік масштабтар спектрімен байланысты қарастырылуы және балықтар оларды пайдалана алса, турбулентті құрылымдардың пайдалы рөлі атап өтілді. Қазіргі кездегі құбыр арқылы балықтардың өтуі туралы әдебиеттер көбінесе жылдам жүзуге қабілетті балық түрлеріне бағытталған, бірақ кейбір зерттеулер кішкентай денелі балықтар, соның ішінде жас балықтар үшін де жақсы нұсқаулар қажет екенін көрсетеді.

Энергияны ең аз жоғалтатын шұңқырлар

Австралияның Квинсленд штатының жағалау жазықтарында жаңбырлы маусымдағы кұйылыс жаңбырлар су өткізгіш құбырларға (кулверттерге) үлкен жүктеме салады. Су тасқыны далаларының табиғи еңісі көбінесе өте аз болады, ал су өткізгіш құбырларда аз мөлшерде құлау (немесе бас жоғалту) ғана қабылданады. Зерттеушілер ең аз энергия жоғалтатын, аз ағынды беретін су өткізгіш құбырларды жобалау тәсілін әзірлеп, патенттеді. Ең аз энергия жоғалтқан су жолы немесе канал – ең аз бас жоғалту принципімен жобаланған құрылым. Ағын арнасындағы ағыс, арна ені ең кішкентай болатын құбырдың кіреберісі арқылы тартылып, содан кейін ағын шығару арқылы кеңейтіліп, ақырында төменгі табиғи арнаға жіберіледі. Кіреберіс және шығарудың екеуі де маңызды формалық жоғалтуларды болдырмау үшін аэродинамикалық болуы керек. Су шығару қабілетін арттыру үшін құбырдың төменгі жағы көбінесе төмендетіледі. Ең аз энергия жоғалту принципімен жұмыс істейтін су өткізгіш құбырлар тұжырымдамасын 1960 жылдардың соңында Викториядағы округ инженері және Квинсленд университетінің профессоры әзірлеген. Викторияда бірнеше шағын құрылыстар жобаланып, салынған, ал Квинслендтің оңтүстік-шығысында кейбір ірі құрылыстар жобаланып, сынақтан өткізіліп, салынды.

Орман шаруашылығы

Орманда су өткізгіш құбырларды дұрыс пайдалану су сапасын жақсартып, орман шаруашылығы жұмыстарын үздіріссіз жалғастыруға мүмкіндік береді.