СЕЛЕЗАЩИТНОЕ СООРУЖЕНИЕ Российский патент 2004 года по МПК E02B8/06 

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано в качестве селезащитного сооружения для предотвращения возможных заторов в лотках, транспортирующих селевую массу, и увеличения тем самым его транспортирующей способности.

Известно противоселевое сооружение [1] , содержащее трамплин, входной оголовок которого выполнен в виде треугольной призмы, направленной острием в сторону подводящего русла, железные стойки, посредством которых щиты крепятся к трамплину и железобетонным стенкам, установленным в створе русла. При прохождении селевого потока его ударное воздействие воспринимает оголовок трамплина. Дробленный поток движется между трамплином и стенками. Остальная энергия селевого потока воспринимается щитами, они в свою очередь передают силовую нагрузку гидроцилиндрам.

Недостатками данного технического решения является то, что
- устройство не предусматривает гашение потока, содержащего крупные включения или валуны;
- от давления селя на щиты возможны их разрушения, так как они устанавливаются поперек движения селевого потока;
- устройство не предусматривает возможность для аккумулирования опасных фракций селя.

Наиболее близким техническим решением является селерегулирующее сооружение [2] , состоящее из селезадерживающей сквозной плотины, снабженной селепропускным каналом с боковыми стенками на полную высоту плотины, при этом боковые стенки канала выполнены выступающими в сторону верхнего и нижнего бьефов сооружения. Наличие сквозного канала и сквозной плотины обеспечивает возможность регулирования массы частиц селя.

Недостатками данного технического решения является то, что
- селезадерживающая часть плотины может забиваться камнями и валунами относительно небольшого диаметра и постепенно будет происходить закупоривание плотины,
- через селепропускной канал будут проходить валуны больших размеров, которые могут закупоривать селепроводящий лоток и снижать тем самым пропускную способность русла;
- плановое конструктивное решение плотины не позволяет полностью использовать прочностные свойства бетона, а устойчивость плотины обеспечивается за счет собственного веса плотины.

Цель изобретения - повышение эффективности и надежности работы, а также прочности и устойчивости сооружения от динамического и статического давления селевого потока.

Поставленная цель достигается тем, что селезадерживающая плотина выполняется арочной формы в плане из труб прямоугольной или круглой формы такого диаметра, что валуны размером менее, допустим, 1-1,5 м будут беспрепятственно проходить через нее, а более крупные будут задерживаться в верхнем бьефе. Камни размером менее 1-1,5 м не представляют угрозу селепроводящему лотку и могут быть транспортированными. Арочная в плане конструкция селезадерживающей плотины позволяет полностью использовать несущую способность бетона, т.к. в этом случае бетон работает на сжатие. Вся нагрузка от давления селевого потока будет восприниматься бортами ущелья, на которое опирается арочная селезадерживающая плотина. Устойчивость сквозной арочной селезадерживающей плотины обеспечивается не силами трения и сцепления контактной поверхности основания, зависящими от веса сооружения, а реакциями бортов ущелья. Это позволяет проектировать арочную плотину с параметрами, определяемыми в основном условием прочности материала сооружения и его примыкания к берегам. В связи со спецификой своей работы арочная плотина не нуждается в значительном весе.

Селезащитное сооружение состоит из множества круглых или квадратных труб с уменьшающимися размерами площади поперечного сечения в направлении движения селя и жестко соединенных между собой бетоном, образуя естественным образом единую цельную конструкцию, имеющую в плане арочную форму с трапецеидальным поперечным сечением, верховой откос которой вертикален или имеет обратный уклон, низовой пологий.

Селезащитное сооружение может состоять из каскада плотин, размеры отверстий которых постепенно по ходу движения селевого потока уменьшаются, и размер последней зависит от транспортирующей способности селепроводящего русла. По мере заиления верхнего бьефа валунами, не проходящими через сооружение, что будет происходить через несколько десятков лет, высота плотины постепенно может наращиваться. Низовой откос при этом будет бетонироваться и служить быстротоком.

На фиг. 1 изображено продольное сечение селезащитного сооружения, состоящего из каскада плотин с уменьшающимися по ходу движения селевого потока отверстиями; на фиг.2 - поперечное сечение 1-1 верховой плотины, состоящей из труб круглой формы, жестко соединенных между собой бетоном; на фиг.3 - поперечное сечение 1-1 верховой плотины, состоящей из труб прямоугольной формы такого размера, что валуны размером менее 1-1,5 м будут беспрепятственно проходить через нее, а более крупные будут задерживаться в верхнем бьефе; на фиг.4 - поперечное сечение 2-2 низовой плотины, состоящей из труб круглой формы меньшего, чем в верховой плотине, диаметра, жестко соединенных между собой бетоном; на фиг. 5 - поперечное сечение 2-2 низовой плотины, состоящей из труб прямоугольной формы уменьшенного размера; на фиг.6 - вид в плане арочной конструкции селезащитного сооружения, выполненного из труб прямоугольной или круглой формы, жестко соединенных между собой бетоном, образуя единую цельную конструкцию, верховой откос которой вертикален или имеет обратный уклон, воспринимает давление селевого потока и передает его на борта ущелья; на фиг. 7 - продольное сечение селезащитного сооружения после наращивания плотины при заилении существующих селезадерживающих плотин; на фиг. 8 - конструктивное исполнение узла соединения труб с расположенными внутри отверстий равномерно по периметру и по всей длине коньками и предусматриваемыми в верховой грани гасителями-амортизаторами от динамического и ударного воздействия.

На основании 1 устраивается селезащитное сооружение, состоящее из каскада плотин 2, 3 с уменьшающимися по ходу движения селя отверстиями. Верховой откос плотин укреплен от размыва зубом 4. Верховая плотина 2 выполняется из труб круглой 5 формы, жестко соединенных между собой бетоном 6, или прямоугольной 7 формы. Размер труб выбирается с учетом фракционного состава селевого потока 8 так, чтобы валуны размером менее 1-1,5 м беспрепятственно проходили через сооружение, а более крупные задерживались в верхнем бьефе. Низовая плотина 3 выполняется из труб круглой 5 или прямоугольной 7 формы меньшего поперечного размера, жестко соединенных между собой бетоном 6.

Селезащитное сооружение выполняется с трапецеидальным поперечным сечением. Низовой откос 9 выполняется пологим. Верховой откос 10, воспринимающий давление селевого потока, вертикален или имеет обратный уклон. Арочная в плане конструкция селезащитного сооружения позволяет полностью использовать несущую способность бетона, т.к. бетон в этом случае работает на сжатие. Вся нагрузка от давления селевого потока воспринимается бортами ущелья, на которое опирается арочная селезадерживающая плотина.

В верховой грани плотины предусматриваются гасители-амортизаторы 11 от динамического и ударного воздействия валунов и крупных камней на плотину. Внутри круглых или квадратных отверстий равномерно по периметру и по всей длине предусматриваются коньки 12, уменьшающие силу трения крупных влекомых камней о бетон.

В процессе эксплуатации, по мере заиления верхнего бьефа валунами, не прошедшими через сооружение 13, 14, 15, высота плотин постепенно наращивается 16, 17. Низовой откос плотин при этом служит быстротоком 18. Предусматривается укрепление верхнего бьефа наращиваемых плотин железобетонным понуром 19.

Селезащитное сооружение работает следующим образом. Селезащитное сооружение задерживает определенные фракции селевого потока, разрушающие или забивающие селепроводящий лоток. Для повышения эффективности работы сооружение может состоять из каскада плотин 2 и 3, устраиваемых на скальном основании 1, с уменьшающимися по ходу движения селя отверстиями.

Давление селевого потока 8 воспринимается пологим верховым откосом 9 плотины 2. Арочная в плане конструкция селезащитного сооружения позволяет полностью использовать несущую способность бетона 6, т.к. бетон в этом случае работает на сжатие. Вся нагрузка от давления селевого потока воспринимается не силами трения и сцепления контактной поверхности основания, зависящими от веса сооружения, а реакциями бортов ущелья, на которое опирается арочная селезадерживающая плотина. Это позволяет проектировать арочную плотину с параметрами, определяемыми в основном условием прочности материала сооружения и его примыканий к берегам.

Низовой откос плотины 10 проектируется пологим из условия устойчивости сооружения.

Верховой откос 9 плотины укрепляется от размыва зубом 4.

Селевой поток 8 проходит через круглые 5 или прямоугольные 7 отверстия селезадерживающей плотины 2. При этом фракции размером менее 1-1,5 м беспрепятственно проходят через сооружение 8, а более крупные задерживаются в верхнем бьефе 14.

Размер отверстий входного и выходного круглого 5 или прямоугольного 7 сечения в пределах одной арочной плотины различный. Размер входного сечения больше размера выходного сечения, что значительно улучшает процесс прохождения селя через плотину, позволяет равномернее использовать прочностные свойства бетона в пределах тела плотины и делает конструкцию более экономичной.

Для повышения эффективности работы селезадерживающего сооружения устраивается каскад плотин с уменьшающимися по ходу селя отверстиями. Селевой поток 8 проходит далее через отверстия плотины 3 с меньшими размерами поперечного сечения отверстий. В верхнем бьефе этой плотины задерживаются более мелкие фракции селевого потока 15.

В процессе эксплуатации, по мере заиления верхнего бьефа валунами, не прошедшими через сооружение 13, 14, 15, что будет происходить через несколько десятков лет, высота верхней 16 и нижней 17 плотин постепенно наращивается. Низовой откос плотин при этом бетонируется 18 и служит быстротоком. Верхний бьеф наращиваемых плотин укрепляется железобетонным понуром 19.

В верховой грани плотины для защиты при прохождении селевого потока от динамического и ударного воздействия валунов и крупных камней предусматриваются гасители-амортизаторы 11.

Для уменьшения трения крупных влекомых камней о бетон внутри круглых или квадратных отверстий плотин равномерно по периметру и по всей длине предусматриваются коньки 12.

Селезащитное сооружение повышает эффективность и долговечность работы селепроводящих сооружений, исключая прохождение опасных для них крупных фракций селевого потока. Предлагаемое конструктивное решение уменьшает стоимость сооружения по сравнению с аналогичными селезадерживающими конструкциями.

Источники информации
1. А.с. 1625937 СССР, МКИ Е 02 В 8/06. Противоселевое сооружение/ Гавардашвили Г. В., Телиашвили Д.С., Диаконидзе Р.В., Квирквелия И.Б., Гвишиани З.Г. (СССР); заяв. 20.03.89; опубл. 07.02.91, бюл. 5 (аналог).

2. А.с. 1604907 СССР, МКИ Е 02 В 8/06. Селерегулирующее сооружение/ Балджян П.О. (СССР); заяв. 21.01.88; опубл. 07.11.90, бюл. 41 (прототип).

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано в качестве селезащитного сооружения (СЗ) для предотвращения возможных заторов в лотках, транспортирующих селевую массу, и увеличения тем самым его транспортирующей способности. СЗ состоит из плотины, имеющей отверстия (О), образованные трубами прямоугольной или круглой формы с уменьшающимися размерами площади поперечного сечения в направлении движения селя (С). Трубы жестко соединены между собой бетоном, образуя цельную конструкцию - плотину (П), выполненную в плане арочной формы с трапецеидальным поперечным сечением, верховой откос которой вертикален или имеет обратный уклон, а низовой - пологий. СЗ может быть образовано из каскада П, размеры О которых постепенно уменьшаются по ходу движения С до размера последней, обеспечивающей транспортирующую способность селепроводящего русла. В круглых или квадратных О равномерно по периметру и по всей длине размещены коньки, уменьшающие силу трения крупных влекомых камней о бетон. На верховой грани П размещены гасители-амортизаторы от динамического и ударного воздействия валунов и крупных камней на П. По мере заиления верхнего бьефа П валунами высота П каскада постепенно наращивается. СЗ обеспечивает эффективную и надежную работу за счет повышения прочности и устойчивости сооружения от динамического и статического давления селевого потока. 3 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Селезащитное сооружение, состоящее из плотины, имеющей отверстия для пропуска селевого потока, отличающееся тем, что отверстия образованы множеством круглых или квадратных труб, выполненных с уменьшающимися размерами площади поперечного сечения в направлении движения селя и жестко соединенных между собой бетоном с образованием цельной единой конструкции - плотины, имеющей в плане арочную форму с трапецеидальным поперечным сечением, верховой откос которой вертикален или имеет обратный уклон, а низовой пологий.2. Селезащитное сооружение по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительными плотинами с образованием каскада плотин, размеры отверстий которых постепенно по ходу движения селевого потока уменьшаются до размера последней плотины каскада, обеспечивающей транспортирующую способность селепроводящего русла.3. Селезащитное сооружение по п.1, отличающееся тем, что в круглых или квадратных отверстиях равномерно по периметру и по всей длине размещены коньки, уменьшающие силу трения крупных влекомых камней о бетон.4. Селезащитное сооружение по п.1, отличающееся тем, что на верховой грани плотины размещены гасители-амортизаторы от динамического и ударного воздействия валунов и крупных камней на плотину.