СПОСОБ ЛИКВИДАЦИИ ЛЕДОВОГО ЗАТОРА, ПЕРЕКРЫВАЮЩЕГО РЕКУ ОТ ОДНОГО БЕРЕГА ДО ПРОТИВОПОЛОЖНОГО И ПОДНИМАЮЩЕГО В РЕКЕ УРОВЕНЬ ВОДЫ Российский патент 2012 года по МПК E02B15/02 

Изобретение относится к технике проведения работ по ликвидации ледовых заторов на реках и направлено на предотвращение наводнений, возникающих при заторах.

Известен способ ликвидации ледового затора путем механического разрушения льда ледорезными машинами или ледоколом [1, с.73-86].

Недостатки способа заключаются в том, что ледорезные машины обычно пригодны для предупредительных, профилактических мероприятий, а ледоколы на реках практически отсутствуют.

Известен способ ликвидации ледового затора, включающий закладку зарядов взрывчатого вещества на лед, в лед и под лед и их взрывание [1, с.90-106].

Недостатки этого способа заключаются в высоких затратах, обусловленных использованием на большой площади большого количества зарядов при разрушении затора, а также в нанесении большого вреда, приносимого рыбному хозяйству взрывными работами.

Известен принятый за прототип способ ликвидации ледового затора, включающий закладку заряда взрывчатого вещества под лед затора на дно глубоководной зоны русла реки на расстоянии от головной части затора и взрывание заряда при заданном предельно допустимом уровне воды при заторе, причем объем взрывчатого вещества в заряде сосредотачивают достаточным для образования возмущения, переходящего в воде в упругую волну, которая воздействует на головную часть затора и его примыкающие к берегам участки и приводит затор сначала в колебательное движение, а затем - в движение вдоль реки [2].

Действительно, мощный взрыв такого сосредоточенного (точечного) заряда образует возмущение, которое переходит в колебательное движение толщи воды, аналогичное волне цунами, образующейся от взрыва в океане кратера вулкана. Например, цунами, образовавшееся после исключительно мощного взрыва кратера вулкана Кракатау в 1883 г., наблюдались в гаванях всего мира [3, с.418].

Однако эффективность способа остается недостаточной из-за непродуктивного использования взрывчатого вещества при таком сосредоточенном мощном взрыве, а также из-за нанесения большого вреда, приносимого рыбному хозяйству этим взрывом. Это обуславливается тем, что в воде энергия сосредоточенного взрыва распространяется равномерно во все стороны при одновременном возрастании длины фронта волны, имеющего в плане форму окружности, что относительно быстро уменьшает по длине волны удельную энергию. Поэтому для разрушения затора из одной точки требуется мощный взрыв, который к тому же может работать продуктивно только при большой глубине воды, что не всегда может быть обеспечено. Все это препятствует ликвидации затора и предотвращению разрушительного наводнения в районе.

Известно [3, с.415-424], что линейные возмущения, вызванные даже слабыми подводными землетрясениями вдоль разлома плит в земной коре, образуют волны цунами, которые являются продольными и распространяются без существенного увеличения длины фронта волны. Эти волны имеют плоский вид фронта и распространяются практически без уменьшения удельной энергии, что обуславливает их особую разрушительную силу на мелководье у береговой линии.

Именно это свойство волн в воде, вызванных линейным возмущением, использовано в ниже предлагаемом техническом решении.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является предотвращение разрушительного наводнения в районе затора. Технический же результат от использования изобретения заключается в повышении эффективности работы взрыва при ликвидации затора и уменьшении вреда, приносимого взрывом рыбному хозяйству.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в способе ликвидации ледового затора, перекрывающего реку от одного берега до противоположного и поднимающего в реке уровень воды, включающем закладку взрывчатого вещества под лед затора на дно реки в заданном месте и одновременное взрывание всего взрывчатого вещества, производимое при заданном уровне воды перед затором и в объеме, достаточном для образования возмущения, переходящего в воде в упругую волну, которая воздействует на затор и приводит затор сначала в колебательное движение, а затем - в движение вдоль реки, согласно изобретению сначала устанавливают участок берега, который, по меньшей мере, вблизи головной части затора имеет прибрежную глубину, большую, чем прибрежная глубина вблизи головной части на противоположном берегу, а закладку взрывчатого вещества осуществляют на заданной глубине вдоль заданного отрезка береговой линии этого установленного участка. Дополнительно, одновременно с приведением затора в колебательное движение по головной части затора производят учебную стрельбу боевыми снарядами.

Сущность технического решения заключается в том, что посредством одновременного взрывания всего взрывчатого вещества, заложенного под затором вдоль наиболее глубоководного берега, образуют линейное возмущение, которое переходит в колебательное движение масс воды в виде волн. Эти волны воздействуют на затор аналогично гравитационным волнам цунами, т.е. проявляют свое особое воздействие на мелководье у берегов реки, отрывая боковые части затора от берегов реки. В результате затор сначала приходит в колебательное движение, а затем движется вдоль реки.

Способ поясняется чертежами, где на фиг.1 показан участок реки с ледовым затором, план; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1.

Пример. При весеннем ледоходе в узкосте реки 1 (далее: река) с перекатом 2 (фиг.2) произошло образование ледового затора (далее: затор) 3. Основными элементами затора 3 являются головная часть (голова) 4 и хвостовая часть (хвост) 5. По длине реки затор 3 ограничен нижней кромкой 6 и верхней кромкой 7. Голова 4 затора 3 представляет собою многослойное скопление хаотически расположенных льдин, подвергшихся торошению и образующих наиболее уплотненную слабо фильтрующую массу льда. Своими боковыми частями, соответственно левой 8 и правой 9, затор 3 зацеплен за берега реки: левый 10 и правый 11. Именно это зацепление как в приводимом примере, так и во многих других случаях, создает распор льда между берегами 10 и 11 реки и является основной причиной формирования затора 3 и его удержания на одном участке реки. При этом происходит подъем уровня 12 воды в реке, который может превзойти предельно допустимый из условия безопасности уровень 13. За нижней кромкой 6 затора 3, как правило, образуется чистый ото льда участок 14 реки, что облегчает ликвидацию затора 3, которую осуществляют при следующей последовательности работ.

Сначала на левом берегу 10, прибрежная глубина которого в пределах затора 3 превышает прибрежную глубину на правом берегу 11 (фиг.2), осуществляю закладку на дне 15 реки взрывчатого вещества в виде группы зарядов 16. Эти заряды 16 располагают на глубине h вдоль отрезка 17, который имеет длину l и является в пределах затора 3 частью береговой линии 18. Затем при подъеме уровня 12 воды в реке, близкого к предельно допустимому уровню 13, производят одновременное, например, посредством детонирующего шнура или мгновенного электродетонатора взрывание всей группы зарядов 16. При этом высокий уровень 12 воды перед затором 3 удерживают до взрывания во времени столько, сколько позволяют местные условия безопасности. Это облегчает ликвидацию затора по следующим причинам:

- большая глубина h воды в месте расположения зарядов 16 позволяет использовать более мощные заряды 16 и в более полной мере использовать эффект «волны цунами»;

- подъем уровня 12 воды ослабляет зацепление затора 3 за берега 10 и 11 реки и способствует появлению закраин (полоса чистой воды), что уменьшает распор льда между берегами 10, 11;

- увеличивается напор H воды на затор 3;

- удлиняется чистый ото льда участок 14 реки ниже затора 3;

- прочность льда в попридержанном заторе при положительных температурах наружного воздуха ослабляется.

Возмущение, вызванное взрыванием зарядов 16, переходит в колебательное движение масс воды в виде волн, которые практически синхронно распространяются от одного берега к другому без существенной потери энергии и производят силовое воздействие на затор 3, в том числе и на его голову 4. При этом лед затора 3, особенно на мелководье у берегов 10 и 11, приходит в сильное колебательное по высоте движение, что отрывает боковые части затора 8 и 9 от берегов 10 и 11. В результате этого под действием напора H воды голова 4 затора 3 и, по меньшей мере, прилегающая к ней часть хвоста 5 движутся вдоль реки - происходит разрушение затора 3.

Вес заряда 16 зависит, прежде всего, от глубины h его расположения в воде, расстояние a между зарядами 16 обычно не превышает (3-4)h, а длина l отрезка 17 зависит от местных условий затора 3. Каждый этот параметр подлежит определению, а все вместе они обуславливают объем взрывчатого вещества, который необходим для ликвидации затора 3 и который определяется расчетом и аналогами.

Интенсивность и надежность разрушения затора 3 может быть повышена, если одновременно с приведением затора 3 в колебательное движение по его голове 4 будет произведена учебная стрельба боевыми снарядами.

В настоящем изобретении взрывчатое вещество используется более производительно, чем в ближайших известных способах. Это повышает эффективность работы взрыва при ликвидации затора и уменьшает вред, приносимый взрывом рыбному хозяйству.

В настоящее изобретение могут быть внесены и другие модификации и изменения без отхода от объема изобретения. Например, заряды 16, сразу все или по частям, могут быть заменены зарядом, выполненным в виде заполненного взрывчатым веществом длинномерного рукава.

Источники информации

Обозначения

1 - река

2 - перекат

3 - ледовый затор (далее: затор)

4 - голова (затора)

5 - хвост (затора)

6 - нижняя кромка (затора)

7 - верхняя кромка (затора)

8 и 9 - боковые части (затора)

10 и 11 - берега (реки)

12 - уровень воды (в реке)

13 - предельно допустимый уровень воды (в реке)

14 - чистый ото льда участок реки

15 - дно (реки)

16 - заряд взрывчатого вещества (далее: заряд)

17 - отрезок (береговой линии)

18 - береговая линия (левый берег)

h - глубина воды над зарядом

l - длина отрезка (береговой линии)

H - напор воды на затор

a - расстояние между зарядами

L - протяженность затора

Источники информации

1. Методические рекомендации по предотвращению образования ледовых заторов на реках Российской Федерации и борьбе с ними. Шахраманьян М.А., Векслер А.Б., Пчелкин В.И. и др. - М.: ФЦ ВНИИ ГОЧС, 2003.

2. Заявка Российской Федерации №2005128117, кл. E02B 15/02, опубл. 20.03.2007.

3. Мазур И.И., Иванов О.П. Опасные природные процессы. Вводный курс. Учебник. - М.: Экономика, 2004.

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к технике проведения работ по ликвидации ледовых заторов на реках. Способ включает закладку взрывчатого вещества под лед затора на дно реки в заданном месте и одновременное взрывание всего взрывчатого вещества, производимое при заданном уровне воды перед затором и в объеме, достаточном для образования возмущения, переходящего в воде в упругую волну, которая воздействует на затор и приводит затор сначала в колебательное движение, а затем - в движение вдоль реки. Сначала работы устанавливают участок берега, который, по меньшей мере, вблизи головной части затора имеет прибрежную глубину, большую чем прибрежная глубина вблизи головной части на противоположном берегу. Закладку взрывчатого вещества осуществляют на заданной глубине вдоль заданного отрезка береговой линии этого установленного участка, после чего производят одновременное взрывание всего взрывчатого вещества. Одновременно с приведением затора в колебательное движение по головной части затора осуществляют учебную стрельбу боевыми снарядами. Использование изобретения позволит повысить эффективность работы взрыва при ликвидации затора. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ ликвидации ледового затора, перекрывающего реку от одного берега до противоположного и поднимающего в реке уровень воды, включающий закладку взрывчатого вещества под лед затора на дно реки в заданном месте и одновременное взрывание всего взрывчатого вещества, производимое при заданном уровне воды перед затором и в объеме, достаточном для образования возмущения, переходящего в воде в упругую волну, которая воздействует на затор и приводит затор сначала в колебательное движение, а затем в движение вдоль реки, отличающееся тем, что сначала устанавливают участок берега, который, по меньшей мере, вблизи головной части затора имеет прибрежную глубину, большую, чем прибрежная глубина вблизи головной части на противоположном берегу, а закладку взрывчатого вещества осуществляют на заданной глубине вдоль заданного отрезка береговой линии этого установленного участка, после чего производят одновременное взрывание всего взрывчатого вещества.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что одновременно с приведением затора в колебательное движение по головной части затора осуществляют учебную стрельбу боевыми снарядами.