Инженерно-строительный журнал, No4, 2013 
АНАЛИЗ
Поиск оптимального решения для канала, 
русло которого защищено от размывов с
помощью защитного слоя из крупнозернистого материала, в основных положениях не отличается
от рассмотренного выше поиска аналогичного решения для русла, облицованного бетоном.
Вместе с тем, 
используя 
рекомендации нормативных документов, 
необходимо определить
количество слоев защитного покрытия, тем самым найти средний размер отдельностей грунта в
нем. Они потребуются в расчетах коэффициента гидравлического трения. После того как будут
определены глубина воды и уклон дна канала, соответствующие его оптимальным размерам, из
формул (19) или (20) находится размер частиц грунта, образующего в канале защитный слой.
Следует остановиться на задаче создания устойчивого русла канала (не подверженного
деформации 
размыва) 
в 
естественных несвязных грунтах без 
покрытий 
в 
виде бетонной
облицовки или слоя крупнозернистого материала. Прежде всего, нужно решить, какая скорость
течения 
в 
канале 
должна 
быть 
меньше 
или 
равна 
неразмывающей. 
Можно, 
например,
потребовать, чтобы такой скоростью была средняя скорость течения воды в канале. Но скорость
течения распределена по живому сечению неравномерно: 
в 
центре канала она превышает
среднюю. Следовательно, здесь начнутся деформации размыва. Как показывают исследования в
этой области [22-24], русловой процесс, возникший в локальной поверхности дна водотока,
быстро захватывает весь водоток. Начинаются явления, достаточно подробно описанные в работе
[25], названные циклическими деформациями русел рек, которые сопровождаются образованием
таких русловых форм, как гряды, рифели, побочни, осередки, излучины (меандры) и старицы на
речной пойме.
Аналогичная 
картина 
наблюдается 
в 
местах, 
где 
русло 
канала 
изогнуто 
в 
плане.
Максимальная скорость течения 
в 
изогнутом 
русле наблюдается у вогнутого берега, 
где
зарождается русловой процесс. В таком русле течение воды на повороте становится винтовым,
так что продукты размыва вогнутого берега переносятся на противоположный выпуклый берег.
Таким образом, возникают условия, способствующие образованию и развитию в канале излучины.
Наконец, 
плохо укатанная 
или 
пропущенная 
технологическая 
шероховатость может стать
источником зарождения в русле канала руслового процесса. Однако при этом устойчивый канал в
естественном грунте без покрытий с малой скоростью течения, не обладающий оптимальными
размерами, вполне может оказаться дешевле канала оптимальных размеров с покрытиями из-за
большой стоимости покрытий.
Выводы
1. В статье рассмотрена функция цели, учитывающая объем выемки грунта для создания
живого сечения и дополнительный объем, необходимый для придания дну канала нужного уклона
в 
условиях равномерного движении 
воды 
в 
нем. Доказано, 
что функция 
цели обладает
минимумом, параметром оптимизации является уклон дна.
2. Поиск оптимального решения тесно увязан с гидравлическими расчетами параметров
живого сечения канала, которые делятся на зависимые и независимые. В качестве последних
можно указать коэффициенты заложения откосов выше 
и 
ниже уровня воды 
в 
канале 
и
относительную ширину канала по дну.
3. В 
расчетах 
учитывается 
уклон 
местности, 
по 
которой 
проходит трасса 
канала.
Рассмотрены три варианта живого сечения: в естественном грунте без каких-либо покрытий; в
русле, облицованном в пределах смоченного периметра бетоном; в русле, облицованном в
пределах смоченного периметра защитным слоем, состоящим из крупнозернистого материала.
Скорость течения воды в естественном русле без покрытий сравнивается с неразмывающей.
Литература
1. 
Михалев М.А,, Чирикина Ю.И. Поиск оптимального решения для земляных каналов // Энергетика,
гидротехника. Труды СПОГТУ No 475. СПб.: СПбГТУ, 1998. С. 93-102.
2. 
Михалев М.А., Ободова О.В. Оптимальное решение для магистральных каналов в земляном
русле // Тезисы докладов 
\/1 
Всероссийского гидрологического съезда. 
Секция 
6. 
Проблемы
русловых процессов, эрозии и наносов. СПб: Гидрометеоиздат, 2004. С. 32-34.
Агроскин И.И. Гидравлический расчет каналов. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1958. С. 80.
4. Угинчус А.А. Каналы и сооружения на них. М.: Госстроойиздат, 1953. 186 с.
Михалев М.А. Расчет магистральных каналов
92