Расчистка и рекультивация рек, ручьёв, прудов и других водных объектов позволяет восстановить естественную природную среду и принципиально улучшить общее санитарное состояние. При этом чем бóльшая площадь водного объекта подвергается рекультивационным работам и чем на бóльшую толщину производится удаление загрязнённого донного слоя, тем меньшим будет последующий контакт воды с загрязнениями, и тем дольше природная среда будет находиться в благоприятном химическом и микробиологическом состоянии. Мероприятия по расчистке русел водотоков в пределах городских территорий приобрели в настоящее время особую актуальность. Это связано со всё возрастающими в городах требованиями к условиям проживания — как с точки зрения соблюдения экологических требований, так и с позиций удовлетворения рекреационно-культурных потребностей населения.
При проектировании расчистки преследуются три цели:
1. Максимальное улучшение качественных показателей воды;
2. Минимизация процессов осаждения загрязнений;
3. Улучшение условий промывки в половодья и паводки.
В ходе разработки проектной документации первая из вышеуказанных целей достигается назначением гидромеханизационных работ, производящих выемку загрязнённых донных отложений. Здесь наиболее современной является технология геотубов. Вторая и третья цели достигаются проектированием выправления русел — их плановых очертаний и геометрии поперечных сечений.
Изменение очертаний русел в плане позволяет устранить зоны застоя течения и зоны водоворотов. И те, и другие являются негативными факторами.
Изменение формы поперечных сечений русел в заданных створах должно быть таким, чтобы обеспечивать периодический естественный размыв накопившегося расчётного слоя наносов при прохождении относительно высоких половодьях. За такое половодье в проекте обычно принимается прохождение расходов воды Q с вероятностью p = 20 % (т.е. один раз в пять лет). При этом водоток разбивается на несколько однотипных участков, и соблюдение условий размыва отложений должно соблюдаться для каждого такого участка. Здесь в каждом сечение (створе) реки в качестве основных расчётных величин определяются:
– толщина размываемого слоя отложений tотлож;
– концентрация взвешенных наносов qвзв;
– глубина воды h;
– действующая транспортирующая способность потока r;
– размывающая скорость течения v;
– максимальная расчетная ширина русла bрасч;
– транспортирующая способность vтр.
По факту выполнения гидравлических расчётов назначается то или иное изменение геометрии поперечных сечений участков реки. Например, для чрезмерно широких участков, присутствие которых вызывает повышенную интенсивность заиления и отложения наносов, могут назначаться следующие мероприятия:
– работы по сужению поперечного сечения русла посредством строительства полузапруд;
– работы по сужению подводной части поперечного сечения, реализуемые в виде намыва затопленных дамб (их гребень не превышает отметку нижней кромки ледяного поля в зимнюю межень);
– работы по ликвидации рукавов и проток с помощью строительства запруд;
– работы по устройству прокопов, укорачивающих протяжённость русла на рассматриваемом участке; проходка прокопов часто сочетается с выполнением запруд.
В настоящее время отсутствует стройная физическая теория, однозначно описывающая природные процессы накопления и размыва наносов в условиях речных течений. Это объясняется чрезвычайной сложностью моделирования процессов, протекающих в таких объектах. Соответственно, сохраняется существенная неопределённость и неоднозначность при принятии тех или иных инженерных решений. По этой причине при проектировании расчистки и рекультивации повышенное значение приобретает конкретный практический опыт, располагаемый специалистами проектной организации.