СЕЛЕЗАЩИТНОЕ СООРУЖЕНИЕ Российский патент 2008 года по МПК E02B3/02 E02B8/06 E01F7/04 

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям и предназначено для защиты объектов, нижерасположенных по селеносному руслу, от разрушительного воздействия селевого потока путем отвода последнего в обход защищаемых объектов.

Проблема пересечений селевых русел линейными сооружениями: железными и автомобильными дорогами, ирригационными магистральными каналами, линиями газо- и нефтепроводов, а также пропуска селей через населенные пункты, гидроузлы и другие концентрированные объекты - является наиболее актуальной и важной инженерной проблемой, связанной с защитой от селей. Во многих случаях она связана с проблемой регуляции селей в зоне отложений селевых выносов, которая является наиболее селеопасной зоной для человеческой деятельности. Более половины всего материального ущерба, причиняемого селевыми потоками хозяйственной деятельности, вызвано неудовлетворительной организацией пропуска селей через перечисленные объекты.

Известно противоселевое устройство, содержащее лоток с отверстиями, сопряженный верховой кромкой с дном селеносного русла и выполненный с боковыми стенками, сопряженными с берегами русла в верховой части лотка, причем лоток выполнен в виде продольных сужающихся книзу желобов с наклонными боковыми стенками глубиной, увеличивающейся в сторону нижнего бьефа, при этом угол между стенками каждого желоба уменьшается с увеличением глубины желоба (SU 1213122 А, МПК Е02В 8/06, опубл. 23.02.1986).

В этом известном противоселевом устройстве селевой поток по мере перемещения по лотку разделяется желобами на рукава, а содержащаяся в нем вода сливается через отверстия. Сброс воды приводит к загустеванию, торможению и остановке селевого потока, т.е. гашению энергии селевого потока, которое происходит также при разделении потока по желобам. Гашению энергии потока способствует уменьшение угла между наклонными боковыми стенками желобов, т.к. в этом случае горная масса, содержащаяся в селевом потоке, выдавливается вверх.

Как отмечают сами авторы этого изобретения в его описании, поток большой мощности может преодолеть несколько таких противоселевых устройств, установленных каскадно в селеносном русле, следовательно, такое противоселевое устройство является малоэффективным.

Известно сооружение для защиты заводской территории от селей в каньоне Кесселер (США), содержащее наносохранилище, образованное обвалованием естественного расширения селевого русла выше заводской территории, и устроенный в середине вала водослив, представляющий собой бетонную стену, сопрягающуюся с валом железобетонной стеной (Непорожний П.С. Защита гидроэлектростанций от селевых потоков. Москва - Ленинград: Госэнергоиздат, 1947, с.137-139, фиг.54 и 55).

Недостатки этого известного селезащитного сооружения заключаются в необходимости периодического надстраивания водослива в связи с заполнением наносохранилища и увеличения капитальных вложений в это сооружение.

Наиболее близким аналогом предлагаемого является селезащитное сооружение, содержащее разделенные круто спускающимся склоном в горной местности верхнюю селезадерживающую емкость, расположенную на выходе селевого русла над пересекающими трассу течения селевого потока линейными объектами или площадными объектами и ограниченную защитным валом, и нижнюю аккумуляционную емкость, а также селеспуск для пропуска селя из верхней селезадерживающей емкости в нижнюю аккумуляционную емкость (Флейшман С.М. Сели. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1978, с.272-276, рис.93).

Недостатки данного известного селезащитного сооружения состоят в том, что его селеспуск выполнен в виде лотка, расположенного над защищаемыми объектами, что снижает надежность и эффективность защиты этих объектов, т.к. такая конструкция селеспуска не исключает возможности перелива селевого потока через борта лотка сверху на защищаемые объекты, а его защитный вал образует для селевого потока сужающийся канал перед входом на лоток, что также снижает надежность и эффективность защиты от селевого потока, т.к. не исключает возможности образования затора перед входом на лоток и перелива селевого потока через защитный вал, и разрушения защитного вала в районе затора (Флейшман С.М. Сели. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1978, с.270, рис.86).

Задачей настоящего изобретения является повышение надежности и эффективности защиты от селевого потока пересекающих трассу течения селевого потока линейных объектов или площадных объектов хозяйственной деятельности.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в селезащитном сооружении, содержащем разделенные круто спускающимся склоном в горной местности верхнюю селезадерживающую емкость, расположенную на выходе селевого русла над пересекающими трассу течения селевого потока линейными объектами или площадными объектами и ограниченную защитным валом, и нижнюю аккумуляционную емкость, а также селеспуск для пропуска селя из верхней селезадерживающей емкости в нижнюю аккумуляционную емкость, согласно изобретению, в верхней селезадерживающей емкости сооружены продольные гребневые разделители селевого потока, сужающиеся в направлении к выходу селевого русла, а между продольными гребневыми разделителями селевого потока и по бокам крайних из них образованы сужающиеся по направлению течения селевого потока траншеи, при этом селеспуск выполнен в виде системы горных выработок, включающей вертикальные выработки, селевпускное отверстие каждой из которых расположено в суженном торце соответствующей траншеи в верхней селезадерживающей емкости, подземные наклонные селепроводящие выработки, одна из которых - магистральная селепроводящая выработка - соединена с нижним концом одной из вертикальных выработок, проложена под вышеупомянутыми линейными объектами или площадными объектами и выведена на внешнюю поверхность склона над нижней аккумуляционной емкостью, а другие из которых - боковые селепроводящие выработки - соединены каждая с нижним концом соответствующей из остальных вертикальных выработок и выведены в магистральную селепроводящую выработку, и подземную выработку для осмотра и контроля, соединенную с одной из селепроводящих выработок и выведенную на внешнюю поверхность склона, причем все селепроводящие выработки выполнены по направлению течения селевого потока в них с уклоном, обеспечивающим транспортирующую скорость для движения влекомого селевым потоком твердого материала, и имеют, по меньшей мере, по одной нише безопасности в боковой стене, а селевпускное отверстие каждой из вертикальных выработок оборудовано решетчатой металлоконструкцией, укрепляющей селевпускное отверстие и предотвращающей попадание в вертикальную выработку крупного твердого материала, влекомого селевым потоком.

Между круто спускающимся склоном и пересекающими трассу течения селевого потока линейными объектами или площадными объектами может быть проложена вдоль этого склона дренажная канава для защиты этих объектов от поверхностного стока, стекающего по склону.

При этом линейными объектами, пересекающими трассу течения селевого потока, могут являться автомобильные дороги и/или железнодорожные пути, и/или линии газопроводов и/или нефтепроводов, и/или линии электропередачи, связи и т.п., а площадными объектами, пересекающими трассу течения селевого потока, могут являться населенные пункты и/или строительные площадки, и/или промышленные объекты.

Вертикальные выработки могут быть образованы путем бурения скважин.

Боковые селепроводящие выработки могут быть расположены с одной стороны или с обеих сторон магистральной селепроводящей выработки.

При этом нижней аккумуляционной емкостью может быть овраг или акватория, например река, водоем, водохранилище, озеро, море или океан.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показано селезащитное сооружение, план; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - вид Б-Б на фиг.1.

Селезащитное сооружение содержит разделенные круто спускающимся склоном 1 в горной местности верхнюю селезадерживающую емкость 2, расположенную на выходе селевого русла 3 над пересекающими трассу течения селевого потока линейными объектами 4 или площадными объектами (на чертежах не показаны) и ограниченную защитным валом 5, и нижнюю аккумуляционную емкость 6, а также селеспуск для пропуска селя из верхней селезадерживающей емкости 2 в нижнюю аккумуляционную емкость 6. В верхней селезадерживающей емкости 2 сооружены продольные гребневые разделители 7 селевого потока, сужающиеся в направлении к выходу селевого русла 3. Между продольными гребневыми разделителями 7 селевого потока и по бокам крайних из них образованы сужающиеся по направлению течения селевого потока траншеи 8.

При этом селеспуск выполнен в виде системы горных выработок, включающей вертикальные выработки 9, селевпускное отверстие каждой из которых расположено в суженном торце соответствующей траншеи 8 в верхней селезадерживающей емкости 2, подземные наклонные селепроводящие выработки, одна из которых - магистральная селепроводящая выработка 10 - соединена с нижним концом одной из вертикальных выработок 9, проложена под вышеупомянутыми линейными объектами 4 или площадными объектами и выведена на внешнюю поверхность склона 1 над нижней аккумуляционной емкостью 6, а другие из которых - боковые селепроводящие выработки 11 - соединены каждая с нижним концом соответствующей из остальных вертикальных выработок 9 и выведены в магистральную селепроводящую выработку 10, и подземную выработку 12 для осмотра и контроля, соединенную с одной из селепроводящих выработок 10 или 11 и выведенную на внешнюю поверхность склона 1. Все селепроводящие выработки 10 и 11 выполнены по направлению течения селевого потока в них с уклоном, обеспечивающим транспортирующую скорость для движения влекомого селевым потоком твердого материала, и имеют, по меньшей мере, по одной нише 13 безопасности в боковой стене. Селевпускное отверстие каждой из вертикальных выработок оборудовано решетчатой металлоконструкцией 14, укрепляющей селевпускное отверстие и предотвращающей попадание в вертикальную выработку 9 крупного твердого материала, влекомого селевым потоком.

Между круто спускающимся склоном 1 и пересекающими трассу течения селевого потока линейными объектами 4 или площадными объектами может быть проложена вдоль этого склона 1 дренажная канава 15 для защиты этих объектов от поверхностного стока, стекающего по склону 1.

При этом линейными объектами 4, пересекающими трассу течения селевого потока, могут являться автомобильные дороги 16 и/или железнодорожные пути 17, и/или линии 18 газопроводов и/или нефтепроводов, и/или линии 19 электропередачи, связи и т.п., а площадными объектами, пересекающими трассу течения селевого потока, могут являться населенные пункты и/или строительные площадки, и/или промышленные объекты (на чертежах не показаны).

Вертикальные выработки 9 могут быть образованы путем бурения скважин.

Боковые селепроводящие выработки 11 могут быть расположены с одной стороны или с обеих сторон магистральной селепроводящей выработки 10.

При этом нижней аккумуляционной емкостью 6 может быть овраг или акватория, например река, водоем, водохранилище, озеро, море или океан.

Селезащитное сооружение работает следующим образом.

Селевой поток, поступающий по селевому руслу 3 в верхнюю селезадерживающую емкость 2, разделяется в ней на насколько рукавов продольными гребневыми разделителями 7. Селевые потоки рукавов продолжают свое движение в сужающихся по направлению их течения траншеях 8. При этом часть кинетической энергии селевого потока гасится за счет его разделения на рукава, трения о стенки продольных гребневых разделителей 7 и сужения траншей 8, скорость движения селевого потока уменьшается, а влекомый селевым потоком твердый материал выдавливается вверх. В суженных торцах траншей 8 селевые потоки рукавов достигают селевпускных отверстий вертикальных выработок 9, оборудованных решетчатыми металлоконструкциями 14, предотвращающими попадание в вертикальные выработки 9 крупного твердого материала, влекомого селевым потоком. Через селевпускные отверстия отдельные селевые потоки из траншей 8 поступают в вертикальные выработки 9 и падают в них вниз под действием гравитационных сил. Крупные камни, глыбы и валуны остаются на решетчатых металлоконструкциях 14 или продвигаются селевыми потоками рукавов до защитного вала 5.

Отдельные селевые потоки из траншей 8, падая в вертикальных выработках 9, поступают в подземные наклонные селепроводящие выработки 10 и 11. Селевые потоки, протекая по боковым селепроводящим выработкам 11, поступают в магистральную селепроводящую выработку 10, вытекают по ней в нижнюю аккумуляционную емкость 6 и накапливаются в ней. Накопившаяся в аккумуляционной емкости 6 горная масса используется в дальнейшем как строительный материал. Таким образом, селевой поток не производит разрушительного действия на пересекающие трассу течения селевого потока линейные объекты 4 или площадные объекты, поскольку проходит под ними.

После прохода селевого потока через систему горных выработок производится осмотр подземных наклонных селепроводящих выработок 10 и 11, при этом для входа в систему горных выработок используют подземную выработку 12 для осмотра и контроля, а в процессе осмотра - ниши 13 безопасности в боковых стенах селепроводящих выработок 10 и 11. При необходимости может быть произведена очистка селепроводящих выработок 10 и 11 от остатков селевого потока.

В верхней селезадерживающей емкости 2 производится уборка оставшихся на решетчатых металлоконструкциях 14 крупных камней, глыб и валунов, которые используют для наращивания защитного вала 5 и продольных гребневых разделителей 7.

Вышеописанное селезащитное сооружение может быть многократно использовано и при этом обеспечивает надежную и эффективную защиту от селевого потока пересекающих трассу течения селевого потока линейных объектов или площадных объектов хозяйственной деятельности.

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям и предназначено для защиты объектов, нижерасположенных по селевому руслу, от разрушительного воздействия селевого потока путем отвода последнего в обход защищаемых объектов. Селезащитное сооружение содержит разделенные круто спускающимся склоном верхнюю селезадерживающую емкость, расположенную на выходе селевого русла над пересекающими трассу течения селевого потока объектами и ограниченную защитным валом, и нижнюю аккумуляционную емкость, а также селеспуск для пропуска селя из селезадерживающей емкости в аккумуляционную емкость. В селезадерживающей емкости сооружены продольные гребневые разделители селевого потока, сужающиеся в направлении к выходу селевого русла, а между разделителями и по бокам крайних из них образованы сужающиеся по направлению течения селевого потока траншеи. Селеспуск выполнен в виде системы горных выработок, включающей вертикальные выработки, селевпускное отверстие каждой из которых оборудовано решетчатой металлоконструкцией и расположено в суженном торце соответствующей траншеи, подземные наклонные селепроводящие выработки, одна из которых - магистральная - соединена с нижним концом одной из вертикальных выработок, проложена под вышеупомянутыми объектами и выведена на внешнюю поверхность склона над аккумуляционной емкостью, а другие из которых - боковые - соединены каждая с нижним концом соответствующей из остальных вертикальных выработок и выведены в магистральную селепроводящую выработку, и подземную выработку для осмотра и контроля, соединенную с одной из селепроводящих выработок и выведенную на внешнюю поверхность склона. Все селепроводящие выработки выполнены с уклоном, обеспечивающим транспортирующую скорость для движения влекомого селевым потоком твердого материала, и имеют, по меньшей мере, по одной нише безопасности в боковой стене. Данное селезащитное сооружение может быть многократно использовано и при этом обеспечивает надежную и эффективную защиту от селевого потока пересекающих трассу течения селевого потока объектов хозяйственной деятельности. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Селезащитное сооружение, содержащее разделенные круто спускающимся склоном в горной местности верхнюю селезадерживающую емкость, расположенную на выходе селевого русла над пересекающими трассу течения селевого потока линейными объектами или площадными объектами и ограниченную защитным валом, и нижнюю аккумуляционную емкость, а также селеспуск для пропуска селя из верхней селезадерживающей емкости в нижнюю аккумуляционную емкость, отличающееся тем, что в верхней селезадерживающей емкости сооружены продольные гребневые разделители селевого потока, сужающиеся в направлении к выходу селевого русла, а между продольными гребневыми разделителями селевого потока и по бокам крайних из них образованы сужающиеся по направлению течения селевого потока траншеи, при этом селеспуск выполнен в виде системы горных выработок, включающей вертикальные выработки, селевпускное отверстие каждой из которых расположено в суженном торце соответствующей траншеи в верхней селезадерживающей емкости, подземные наклонные селепроводящие выработки, одна из которых магистральная селепроводящая выработка соединена с нижним концом одной из вертикальных выработок, проложена под вышеупомянутыми линейными объектами или площадными объектами и выведена на внешнюю поверхность склона над нижней аккумуляционной емкостью, а другие из которых боковые селепроводящие выработки соединены каждая с нижним концом соответствующей из остальных вертикальных выработок и выведены в магистральную селепроводящую выработку, и подземную выработку для осмотра и контроля, соединенную с одной из селепроводящих выработок и выведенную на внешнюю поверхность склона, причем все селепроводящие выработки выполнены по направлению течения селевого потока в них с уклоном, обеспечивающим транспортирующую скорость для движения влекомого селевым потоком твердого материала, и имеют, по меньшей мере, по одной нише безопасности в боковой стене, а селевпускное отверстие каждой из вертикальных выработок оборудовано решетчатой металлоконструкцией, укрепляющей селевпускное отверстие и предотвращающей попадание в вертикальную выработку крупного твердого материала, влекомого селевым потоком.2. Селезащитное сооружение по п.1, отличающееся тем, что между круто спускающимся склоном и пересекающими трассу течения селевого потока линейными объектами или площадными объектами проложена вдоль этого склона дренажная канава.3. Селезащитное сооружение по п.1, отличающееся тем, что линейными объектами, пересекающими трассу течения селевого потока, являются автомобильные дороги и/или железнодорожные пути, и/или линии газопроводов, и/или нефтепроводов, и/или линии электропередачи, связи и т.п.4. Селезащитное сооружение по п.1, отличающееся тем, что площадными объектами, пересекающими трассу течения селевого потока, являются населенные пункты и/или строительные площадки, и/или промышленные объекты.5. Селезащитное сооружение по п.1, отличающееся тем, что вертикальные выработки образованы путем бурения скважин.6. Селезащитное сооружение по п.1, отличающееся тем, что боковые селепроводящие выработки расположены с одной стороны или с обеих сторон магистральной селепроводящей выработки.7. Селезащитное сооружение по любому из пп.1-6, отличающееся тем, что нижней аккумуляционной емкостью является овраг или акватория, например река, водоем, водохранилище, озеро, море или океан.