Давно хотел написать о пользе строительства плотины в масштабах приусадебного участка или небольшой фермы. Знать, как правильно строятся малые плотины, полезно и при привлечении профилированных строительных компаний - для контроля над качеством и правильной оценки предстоящих работ.
Мне частично предоставилась возможность применить на практике приобретенные знания по земляным работам, цель которых - сбор талой, проточной и дождевой воды. Частично, потому что владелец участка временно приостановил работы на данном конкретном участке. Будем надеяться, что в скором будущем нам предоставится возможность снова принять участие в таком проекте.
Польза от водоема на ферме
Польза от водоема огромная.
- Наличие инфраструктуры по сбору воды дает возможность фермеру обеспечить ирригационную безопасность в засушливые периоды года.
- В искусcтвенных водоемах возможно разводить рыбу, водоплавающих птиц и ипользовать воду в животноводстве. На единицу площади водоемы дают возможность производить в среднем в 30 раз больше протеиновой массы, чем, например, пастбище.
- Водоемы востанавливают гидрологический баланс земли, влажность воздуха, создают микроклимат, благоприятно влияющий на всю экосистему, прилегающую к водоему.
- При строительстве плотины выше по склону, создается возможность использовать гравитацию для использования воды ниже по склону, избежав необходимости использования насосов, наличия на территории электроэнергии, генераторов и т.д.
- Наличие водоемов увеличивает привлекательность фермы с эстетической точки зрения, особенно если водоем оформляется так, чтобы казалось, что он естественного происхождения.
- При правильной планировке плотина становится частью дорожной инфраструктуры участка - по ней может передвигаться техника, люди, животные.
- Наличие водоема обеспечивает биоразнообразие.
Разведка и планировка
В первый день мы определили место для плотины. Нашим основным критерием было найти подходящее место как можно выше по склону. Также нам хотелось найти место в одном из имеющихся оврагов, где растояние между стенами оврага наименьшее. В таком случае сама плотина будет наименьшего размера. Тут надо принимать во внимание рельеф, так чтобы место было таким, где при небольшой плотине можно было собрать наибольшее количество воды.
Оценка качества грунта
Так как наш строительный материал - это грунт, имеющийся на территории, подлежащей затоплению, для нас очень важно понять качество грунта и его количество.
Минимальные требования к грунту - это не менее 25-30% содержания глины. Необходимо исключить наличие камней по размеру больше апельсина, так как камни большого размера приводят к повышению вероятности того что плотина будет пропускать воду вплоть до повышения вероятности обрушения в будущем.
тестовая яма
Прорыли тестовую яму для получения информации о состоянии грунта и его пригодности для нашего проекта. Наша цель - построить плотину полностью из глинозема, имеющегося в наличии, без каких-либо дополнительных материалов со стороны. Это возможно только при наличии грунта с определенными качествами, способными обеспечить прочность всей конструкции. Конкретно на этом участке более трех метров монолитного слоя глины, что считается идеальным материалом для постройки плотины предлагаемым методом.
Для получения наглядного представления о количестве глины в имеющемся грунте мы провели простой тест. Растворяем немного грунта в банке с водой и смотрим на приблизительные пропорции составных частей. В данном случае около 70% грунта составляла глина, что идеально подходит для наших целей. Камней или даже гравия в грунте не наблюдалось вообще. Из такого материала дамба должна получиться высокого качества. Что интересно, в земле на этом участке отсутствует гумус, тонкий слой которого должен быть темного цвета поверх слоя глины.
Еще один простой тест - на пластичность материала.
Необходимо слепить шар размером с теннисный мяч, потом раскатать его в колбасообразную форму и потом попытаться согнуть получившуюся "колбаску" в форму "бублика" (на фото слева - не то, что вы думаете). На каждом этапе обращаем внимание на то, насколько используемый материал сохраняет форму и разламывается он или нет. В идеале, если у нас получается слепить "бублик", то платичность материала можно считать оптимальной. В нашем случае как видно из фото, недостаток влаги делал материал хрупким. Лепить дамбу из такого материала не рекомендуется без добавления воды.
Следующий шаг - это дизайн самой плотины и разметка на местности. Необходимо разметить как местоположение самой плотины, так и контур территории затопления. Очень важно заранее запланировать точку перелива воды в случае ливневых дождей, когда уровень воды в водоеме достигнет максимального уровня. Дизайн плотины ни при каких обстоятельствах не должен допускать перелив воды через саму плотину. Перелив воды поверх плотины очень часто приводит к катастрофическими последствиям.
Геометрия плотины
После того, как я начал изучать регенеративное земледелие в 2013 году, я начал обращать внимание на то, что раньше никогда бы не вызвало во мне интереса. Большинство небольших плотин у нас никак не проектируются и строятся "на ура". В основном это просто горка грунта - без трамбовки, с точкой перелива по центру.
Есть определенные требования, обусловленные соображениями безопасности, к пропорциям плотины. Ниже привожу чертеж нашей плотины (я использую Google SketchUp).
Основные требования
следующие:
- Ширина плотины
по хребту должна быть такой чтобы на ней смогли разъехаться два авомобиля.
- Стена со стороны будущего водоема должна быть как минимум в 2 раза длиннее высоты самой плотины.
- Стена с противоположной стороны должна быть как минимум в 1.5 раза длиннее высоты плотины.
- Очень важно (!) предусмотреть "зуб" для плотины. Другими словами, это фундамент снизу и выступы по бокам. Он необходим для обеспечения эффективной гидроизоляции плотины. Без него она будет пропускать воду.
Более важен тот факт, что зуб обеспечивает стабильность и предотвращает обрушение плотины при максимальном наборе воды. На чертеже выше видно, что предусмотренный нами зуб составлял 2.5 метра, что больше чем нужно, но мы предпочли перестраховаться.
- Так же очень важно (!) обеспечить тщательную трамбовку грунта на всех этапах сооружения плотины. От начала и до конца она должна представлять из себя монолитный блок, прочно влитый в ландшафт.
- Сливной канал должен всегда проходить на безопасном растоянии от самой плотины. Для предотвращения эрозии ширина канала должна быть достаточно большой для исключения возможности размывания грунта.
Я видел плотины, где для перелива была задумана труба, проходящая по дну центра плотины. Дело в том, что эта труба предназначена для слива воды в целях использования при обычных условиях. В случае когда поступление воды в резервуар будет превышать скорость сброса воды через трубу, опять таки возникает риск размыва и обрушения плотины.
"примерка" проекта плотины на местности
Ниже хочу привести фото плотины, построенной неправильно. Я ее специально сфотографировал как пример того чего нельзя делать категорически. Как видно, уровень воды в водоеме регулируется тем что вода переливается по каналу в самой стене плотины - по ее центру. Это грубейшее нарушение техники безопасности, которая может привести к потенциально катастрофическим последствиям.
На фото ниже колышки вбиты по максимально допустимой линии воды. Для данной задачи обычно используют такое геодезическое оборудование, как нивелир, но я использовал карманный инструмент, купленный на Амазоне (фото слева, аффилированная ссылка).
разметка ватерлинии будущего водоема
Необходимая Техника
Нужен экскаватор. Чем больше, тем лучше. В некоторых случаях одного 30-тонного экскаватора может быть достаточно. Однако, иногда может быть необходим также бульдозер, виброкаток, цистерна с водой. Желательно найти операторов технки, имеющих опыт в строительстве плотин.
В завершение, считаю важным предупредить o необходимости
вовлечения специалистов с соответствующей квалификацией при строительстве больших водоемов в целях утверждения в соответствующих гос. структурах (МЧС и пр.). Строительство больших плотин необходимо доверять компаниям, имеющим соответствующий опыт и квалификацию в данной сфере.