Полузапруды являются гидротехническими сооружениями, предназначенными для выправления русел рек. В планировочном отношении полузапруды представляют собой конструкции, возводимые с одного берега реки практически поперек её русла (в направлении судового хода или стрежня реки). Как правило, в проектной документации принимается решение о строительстве сразу серии из последовательно устанавливаемых полузапруд.
При проектировании полузапруд рассматриваются четыре их основных элемента:
– голова;
– русловой участок;
– корень;
– крепление дна.
Наиболее оптимальным положением полузапруды в плане является направление ее оси под углом около 45° к оси реки навстречу течению. Такое расположение сооружения позволяет стратифицировать слои воды по глубине: верхний чистый слой потока направляется к судовому ходу реки, а нижний мутный слой — к берегу. Однако на практике при разработке проектов полузапруд обычно их размещают под углом 90° к оси реки, или с отклонением от этого угла на 5—15° (навстречу течению).
Расстояние между последовательно располагаемыми полузапрудами L принимается равным:
L = (1÷1,5)∙lполузапр,
где lполузапр — длина полузапруды.
Высотное положение гребня полузапруды принимается в проектной документации таким, чтобы при весеннем ледоходе свободный пропуск льда мог происходить непосредственно поверх сооружения. Поэтому продольный профиль полузапруды характеризуется или постоянной отметкой её гребня, или же небольшим падением от головы в сторону корня: уклон принимается в пределах от 0,002 до 0,01 (чем длиннее сооружение, тем меньше уклон). При этом непосредственно перед берегом наклон гребня сменяется его подъемом (уклон в пределах 1:10—1:20 делается обратным). Превышение отметки гребня над расчетным уровнем воды в реке назначается в проекте равным около 0,5 м.
Поперечное сечение полузапруды принимается трапецеидальным и постоянным от корня до головы. Уклоны откосов обычно составляют:
– для верхового откоса: 1:1,5—1:2;
– для низового откоса: 1:2—1:2,5.
Голова полузапруды испытывает наибольшее размывающее воздействие водного потока. Поэтому здесь уклоны откосов принимаются положе — до 1:3. Также в головах предусматривается усиленное крепление — как самих откосов, так и речного дна непосредственно вокруг контура головы. Данное крепление выполняется из матрасов Рено или из их комбинации с габионами. Ширина гребня полузапруды, устраиваемой в среднем по мощности речном потоке, обычно принимается равной от 2 до 3,5 м. Если речной поток обладает меньшей энергией, то размеры сечения полузапруды могут быть несколько уменьшены (но незначительно — ввиду сложности механизированной отсыпки материала в чересчур малогабаритное сооружение).
При проектировании полузапруд оптимальным материалом для их тела считается камень. Особенно выгодно сооружать каменные полузапруды, если поблизости от стройплощадки или обнаружены залежи камня, или уже есть разрабатываемые каменные карьеры. В пригребневую часть полузапруды укладывается более крупный камень, чем во внутреннюю зону сооружения. Всей поверхности полузапруды желательно придавать наименьшую шероховатость: в идеальном случае все откосы и гребень должны быть не отсыпаны из камня, а вымощены им. Малая шероховатость предотвращает расшатывание и последующий вырыв камней в период половодья. Тем самым существенно повышается срок эксплуатации такого выправительного гидротехнического сооружения.
Помимо полностью каменной полузапруды часто применяется комбинированный вариант, когда из камня отсыпаются только боковые призмы, в центральная часть возводится из мягких грунтов. Грунты в этом случае могут как отсыпаться, так и намываться средствами гидромеханизации (рефулированием). При этом голову такой полузапруды все же отсыпают из камня, а поверхность откосов и гребень по проекту защищается каменной кладкой или матрасами Рено. Защитное покрытие укладывается на подготовку из щебня.